КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 25-42-00083

НазваниеВысокоэффективное переключение намагниченности через спин-орбитальный вращательный момент в магнитных наногетероструктурах для бесполевой SOT-MRAM памяти и устройств типа «вычисление в памяти»

Руководитель Давыденко Александр Вячеславович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" , Приморский край

Конкурс №99 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (NSFC)

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-207 - Магнитные явления

Ключевые слова Спинтроника, магнитные гетероструктуры, спин-орбитальный вращательный момент, магнитные туннельные переходы, межслоевое обменное взаимодействие, межслоевое взаимодействие Дзялошинского-Мория (ВДМ), спиновый эффект Холла, перпендикулярная магнитная анизотропия, синтетические наномагниты, спинтронные устройства

Код ГРНТИ29.19.22

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Ожидаемые результаты
Двадцать первый век ставит перед человечеством множество глобальных вызовов, включая растущую потребность: (i) в быстром и безопасном хранении информации, (ii) в снижении энергопотребления и (iii) в увеличении вычислительной мощности. Для нашей страны эти вызовы дополняются сложной геополитической ситуацией и потребностью в развитии собственной электронной и радиоэлектронной промышленности. Понимая, что догнать ведущие страны в области полупроводниковой промышленности практически невозможно, учитывая, в том числе ограничение в ресурсах, ставка могла бы быть сделана на новые физические принципы для реализации запоминающих и вычислительных устройств. По мнению ведущих экспертов (World Materials Forum Report, 2021) наиболее вероятным преемником полупроводниковой электроники, которая уже достигла физического предела по уменьшению элементов транзистора, является спинтроника. Прогнозируется, что к 2030 году будут коммерчески доступны электронные компоненты, построенные на принципах управления спином электрона, а не его зарядом. У нашей страны есть возможность из разряда догоняющей Запад, перейти в разряд передовых в области спиновой электроники. Для развития электронной отрасли по этому сценарию требуются новые знания и материалы, на основе которых могут быть созданы устройства, имеющие сверхнизкое энергопотребление, высокую скорость работы и большую емкость для хранения данных. Среди передовых материалов, способных внести вклад в решение этой государственно важной задачи, магнитные тонкие пленки и наногетероструктуры являются наиболее перспективными. Это обусловлено их широкими функциональными возможностями в нормальных условиях, исходя из комбинации магнитных и немагнитных слоев, управления их размерностью, геометрией и качеством интерфейсов, а также комплементарностью технологического процесса с традиционной КМОП-технологией. Исследования последних лет показали, что использование SOT-эффекта для переключения намагниченности (бита информации) обладает большим потенциалом для решения этих задач. Бесполевое токоиндуцированное переключение магнитных моментов дает ряд преимуществ: устойчивость и минимальный размер спиновых конфигураций (битов), быстродействие, энергоэффективность и энергонезависимость. В этой связи проект направлен на исследование механизмов воздействия на спиновую структуру и детектирования магнитных параметров синтетических ферромагнетиков, ферримагнетиков и антиферромагнетиков посредством спин-поляризованного тока и магнитотранспортных эффектов, разработку наносистем для создания прототипов устройств гибридной электроники (генераторов, логических устройств, ячеек и сред записи и хранения данных, а также нейроморфных вычислителей). В результате выполнения проекта будут созданы синтетические наномагнитные системы, включающие в себя антиферромагнитные структуры Т-типа и суперрешетки на их основе, наноколонны из магнитных Т-структур с ферримагнитными свободными слоями. Ожидается, что в полученных структурах будет реализовано высокоэффективное бесполевое переключение намагниченности посредством SOT-эффекта. Полученные результаты лягут в основу разработки высокоэффективной памяти типа SOT-MRAM и позволят реализовать концепцию "вычисления в памяти". Развитие архитектуры "вычисление в памяти" будет способствовать достижению высокой вычислительной производительности для задач с интенсивным использованием данных в реальном времени (например, автономное вождение, виртуальная реальность и глубокое обучение в системах ИИ). Следующим этапом развития технологии будет служить внедрение арифметико-логических блоков в аппаратное обеспечение для более эффективного использования пропускной способности памяти и существенного повышения энергоэффективности во время миграции данных.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---