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Torque de transferência de spin

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Um modelo simples de torque de transferência de spin para duas camadas antialinhadas. A corrente que flui para fora da camada fixa é polarizada por spin. Quando atinge a camada livre, a maioria dos spins relaxa em estados de baixa energia de spin oposto, aplicando um torque à camada livre no processo
Um diagrama esquemático de uma junção de válvula de spin/túnel magnético. Em uma válvula de spin a camada espaçadora (roxa) é metálica; em uma junção de túnel magnético é isolante

O torque de transferência de spin (STT) é um efeito no qual a orientação de uma camada magnética em uma junção de túnel magnético ou válvula de spin pode ser modificada usando uma corrente spin-polarizada.

O(a)s transportadore(a)s de carga (como os elétrons) têm uma propriedade conhecida como spin, que é uma pequena quantidade de momento angular intrínseco ao transportador. Uma corrente elétrica é geralmente não polarizada (composta por 50% de elétrons de spin para cima e 50% de spin para baixo); uma corrente spin-polarizada é aquela com mais elétrons de qualquer spin. Ao passar uma corrente através de uma espessa camada magnética (geralmente chamada de “camada fixa”), é possível produzir uma corrente spin-polarizada. Se essa corrente spin-polarizada for direcionada para uma segunda camada magnética mais fina (a “camada livre”), o momento angular pode ser transferido para essa camada, alterando sua orientação. Isso pode ser usado para excitar oscilações ou até mesmo inverter a orientação do ímã. Os efeitos geralmente são vistos apenas em dispositivos de escala nanométrica.

Memória de torque de transferência de spin

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O torque de transferência de spin pode ser usado para inverter os elementos ativos na memória magnética de acesso aleatório. A memória magnética de acesso aleatório de torque de transferência de spin (STT-RAM ou STT-MRAM) é uma memória não volátil com consumo de energia de vazamento próximo de zero, o que é uma grande vantagem sobre memórias baseadas em carga, como a memória estática de acesso aleatório e memória dinâmica de acesso aleatório (DRAM). A STT-RAM também tem as vantagens de menor consumo de energia e melhor escalabilidade do que a memória magnetoresistiva de acesso aleatório (MRAM) convencional, que usa campos magnéticos para inverter os elementos ativos.[1] A tecnologia de torque de transferência de spin tem o potencial de possibilitar dispositivos de MRAM combinando requisitos de baixa corrente e custo reduzido; no entanto, a quantidade de corrente necessária para reorientar a magnetização é atualmente muito alta para a maioria das aplicações comerciais, e a redução dessa densidade de corrente sozinha é a base para a presente pesquisa acadêmica em eletrônica de spin.[2]

Desenvolvimento industrial

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A Semicondutores Hynix e a Grandis formaram uma parceria em abril de 2008 para explorar o desenvolvimento comercial da tecnologia de STT-RAM.[3][4]

A Hitachi e a Universidade de Tohoku demonstraram uma STT-RAM de 32 Mbit em junho de 2009.[5]

Em 1º de agosto de 2011, a Grandis anunciou que havia sido comprada pela Eletrônicos Samsung por uma quantia não revelada.[6]

Em 2011, a Qualcomm apresentou uma STT-MRAM embutida de 1 Mbit, fabricada na tecnologia LP de 45 nm da TSMC no Simpósio em circuitos VLSI.[7]

Em maio de 2011, a Corporação russa de nanotecnologia anunciou um investimento de US$ 300 milhões na Nano electrônicos Crocus (um joint venture com a Tecnologia Crocus) que construirá uma fábrica de MRAM em Moscou, Rússia.

Em 2012, a Tecnologias Everspin lançou o primeiro módulo duplo de memória em linha DDR3 disponível comercialmente, ST-MRAM, com capacidade de 64 Mb.[8]

Em junho de 2019, a Tecnologias Everspin iniciou a produção piloto de chips STT-MRAM de 1 Gb de 28 nm.[9]

Em dezembro de 2019, a Intel demonstrou a STT-MRAM para cache L4.[10]

Outras empresas que trabalham na STT-RAM incluem a Tecnologia Avalanche, a Tecnologia Crocus[11] e a Tecnologias de transferência de spin.[12]

Ver também

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Referências

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  1. ↑ Bhatti, Sabpreet; Sbiaa, Rachid; Hirohata, Atsufumi; Ohno, Hideo; Fukami, Shunsuke; Piramanayagam, S.N (2017). «Memória de acesso aleatório baseada em spintrônica: uma revisão». Materiais hoje (em inglês). 20 (9). 530 páginas. doi:10.1016/j.mattod.2017.07.007Acessível livremente 
  2. ↑ Ralph, D. C.; Stiles, M. D. (abril de 2008). «Torques de transferência de spin». Jornal de Magnetismo e Materiais Magnéticos (em inglês). 320 (7): 1190–1216. Bibcode:2008JMMM..320.1190R. ISSN 0304-8853. arXiv:0711.4608Acessível livremente. doi:10.1016/j.jmmm.2007.12.019 
  3. ↑ «Comunicado de imprensa da Grandis descrevendo a parceria com a Hynix» (PDF) (em inglês). Grandis. 1 de abril de 2008. Consultado em 15 de agosto de 2008. Cópia arquivada (PDF) em 14 de abril de 2012 
  4. ↑ «Comunicado de imprensa da Hynix descrevendo a parceria com a Grandis» (em inglês). Hynix. 2 de abril de 2008. Consultado em 15 de agosto de 2008 [ligação inativa]
  5. ↑ «Sessão 8-4: SPRAM 2T1R de 32 Mb com driver de gravação bidirecional localizado e célula de referência equalizada de arranjo duplo '1'/'0'». vlsisymposium.org (em inglês). Cópia arquivada em 12 de março de 2012 
  6. ↑ [1][ligação inativa][ligação inativa][ligação inativa]
  7. ↑ Kim, J.P.; Qualcomm Inc., San Diego, CA, E.U.A.; Taehyun Kim; Wuyang Hao; Rao, H.M.; Kangho Lee; Xiaochun Zhu; Xia Li; Wah Hsu; Kang, S.H.; Matt, N.; Yu, N. (15–17 de junho de 2011). Uma STT-MRAM embutido de 1 Mb de 45 nm com técnicas de design para minimizar o distúrbio de leitura. ieeexplore.ieee.org (em inglês). IEEE. ISBN 978-1-61284-175-5. ISSN 2158-5601. Consultado em 30 de novembro de 2019. Cópia arquivada em 1 de julho de 2017 
  8. ↑ «Everspin lança a primeira memória ST-MRAM com desempenho 500X de flash». Computerworld (em inglês). 12 de novembro de 2012. Consultado em 25 de setembro de 2014 
  9. ↑ «Everspin entra na fase piloto de produção do primeiro componente STT-MRAM de 1 Gb de 28 nm do mundo». www.everspin.com (em inglês). Consultado em 25 de junho de 2019 
  10. ↑ «Intel demonstra STT-MRAM para cache L4» (em inglês) 
  11. ↑ «Comunicado de imprensa da Crocus descrevendo o novo protótipo de MRAM». crocus-technology.com (em inglês). Crocus. 1 de outubro de 2009. Cópia arquivada em 20 de abril de 2012 
  12. ↑ «Entrevista com Vincent Chun da Tecnologias de transferência de spin». mram-info.com (em inglês). Consultado em 7 de fevereiro de 2014 

Ligações externas

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  • Miniaplicativo de torque de spin (em inglês)
  • J.C. Slonczewski: "Excitação acionada por corrente de multicamadas magnéticas (1996)", Jornal de magnetismo e materiais magnéticos volume 159, edições 1-2, junho de 1996, páginas L1-L7 [2] (em inglês)
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