Nowe ‘dziurawe’ czujniki

Nowe ‘dziurawe’ czujniki

Nowa metoda regulacji rezystancji urządzeń półprzewodnikowych, polegająca na pokryciu fragmentu urządzenia maleńkimi otworami, może być kluczem do stworzenia zupełnie nowej klasy czujników magnetycznych, a w dalszej perspektywie, może stać się podstawą nowych malutkich i bardzo pojemnych urządzeń do przechowywania danych.

Ta nowa metoda została opracowana przez naukowców z National Institute of Standards and Technology (NIST).

Producenci prześcigają się dziś w konstruowaniu dysków coraz to mniejszych i pojemniejszych. Rywalizacja ta zwróciła ich uwagę na dwie technologie: Giant Magneto-Resistance (GMR), oraz Magnetic Tunnel Junction (MTJ).

Czujniki GMR wykorzystują metalową powłokę buforującą o niskiej rezystancji i są szybkie. Jednakże uruchamiane są przez bardzo słaby, trudny do wychwycenia sygnał. Z drugiej strony, czujniki MTJ wykorzystują powłokę izolująca o względnie dużej rezystancji, która zapewnia silny sygnał, jednakże charakteryzują się one dłuższym czasem reakcji. Zbyt długim dla ultra szybkich, bardzo pojemnych napędów.

To, czego potrzeba, według Josh’a Pomeroy’a, fizyka z NIST, to kompromisu. „Nasze podejście opiera się na połączeniu tych dwóch technologii w skali nano. Wyszliśmy od MTJ, a następnie przy użyciu mocno naładowanych jonów wybiliśmy małe kratery w powłoce buforującej. Kratery te zachowywały się jak małe czujniki GMR, podczas gdy cała reszta jak czujniki MTJ.”

Zespół z NIST zademonstrował pierwszy krok, kontrolowane dziurkowanie powłoki izolującej wewnątrz wielowarstwowej struktury mające na celu regulowanie całkowitej rezystancji. Aby tego dokonać, zespół posłużył się niewielką liczbą silnie naładowanych jonów xenonowych obdarzonych ogromną energią potencjalną, które uderzając tworzą w powłoce wgłębienia bez uszkadzania podłoża.

Ponieważ każdy jon niesie ze sobą ponad 50 tysięcy elektronowoltów energii potencjalnej, wystarczy pojedyncze uderzenie do wydrążenia otworu. Sterowanie liczbą jonów daje pełną kontrolę nad liczbą powstałych zagłębień, a to z kolei zapewnia możliwość precyzyjnej regulacji rezystancji powłoki. Obecnie, naukowcy z NIST pracują nad implementacją zmodyfikowanej powłoki do działających czujników magnetycznych.

(lk)