NIMS y AIST han logrado conjuntamente fabricar un dispositivo magnetorresistivo gigante GMR que comprende aleaciones de Heusler monocristalinas sobre un sustrato de silicio práctico. El equipo demostró por primera vez que un dispositivo magnetorresistivo monocristalino se puede adherir a la superficie deun electrodo policristalino utilizando una técnica de unión de obleas. La fabricación de dispositivos monocristalinos de alto rendimiento ha demostrado ser un desafío, y estos resultados pueden proporcionar una nueva guía en el desarrollo de unidades de disco duro HDD de mayor capacidad.
Algunas aleaciones de Heusler p. Ej., Co 2Se sabe que MnSi poseen sustancias de propiedad semimetálica, que actúan como conductores de electrones de una sola orientación de espín cuando sus átomos están en una disposición ordenada.En investigaciones anteriores, se fabricó un dispositivo GMR de alta calidad utilizando aleaciones de Heusler semimetálicas.Se informó que este dispositivo exhibía una relación de magnetorresistencia extremadamente grande, una característica vital para el desarrollo de cabezales de lectura de disco duro compatibles con HDD con casi cinco veces la densidad de grabación de los HDD actuales.Sin embargo, la fabricación de este dispositivo GMR requirió el uso de un sustrato de óxido de magnesio MgO monocristalino resistente al calor con una estructura de celosía apropiada, que es considerablemente más costoso que usar el sustrato de MgO pequeño establecido industrialmente.Además, las cabezas lectoras de HDD deben fabricarse sobre un escudo magnético policristalino, a pesar de que es imposible hacer crecer un dispositivo monocristalino directamente sobre la superficie de una película policristalina con granos de cristal que tienen varias orientaciones de red.Además, las aleaciones de Heusler deben recocerse a una temperatura de al menos 300 ° C para formar un orden atómico ordenado.Sin embargo, este proceso de recocido también daña la capa de protección magnética.Estos problemas han impedido aplicaciones prácticas de dispositivos GMR que comprenden aleaciones Heusler monocristalinas.
Este equipo de investigación depositó una capa amortiguadora de NiAl / CoFe en la superficie de un sustrato de silicio convencional y económico y descubrió que el sustrato adquiría una resistencia al calor significativamente mayor y una superficie más lisa. Luego, el equipo fabricó un dispositivo GMR que comprende aleaciones Heusler monocristalinassobre el sustrato de silicio y confirmó que el dispositivo funciona de manera comparable al dispositivo GMR cultivado en el sustrato de MgO. El equipo también cultivó una película de electrodo policristalino en la superficie de otro sustrato y fabricó un dispositivo de película GMR que comprende aleaciones Heusler monocristalinas.Posteriormente, el equipo unió el dispositivo de película GMR fabricado en una oblea utilizando la última tecnología de integración tridimensional. A través de estos procesos, el equipo formó una interfaz unida extremadamente suave y sin defectos entre las películas policristalinas y monocristalinas optimizando las condiciones de unión de las obleas.El equipo también confirmó que unir el dispositivo de película GMR fabricado a una oblea noafectar negativamente el rendimiento magnetorresistivo del dispositivo.Se espera que las técnicas que desarrolló el equipo eliminen la necesidad de hacer crecer un dispositivo magnetorresistivo monocristalino directamente sobre una película de electrodo policristalino y resuelvan por completo el problema del daño causado por el tratamiento a alta temperatura.
Estas técnicas son aplicables no solo a la fabricación de dispositivos GMR que comprenden aleaciones de Heusler monocristalinas, sino también para varios otros fines, como la integración de dispositivos de magnetorresistencia de túnel monocristalino, otra tecnología de alto rendimiento potencialmente prometedora, enuna placa de circuito sensible al calor. El uso de estas técnicas puede promover el uso práctico de dispositivos espintrónicos monocristalinos de alto rendimiento, contribuyendo así al desarrollo de discos duros de mayor capacidad y memoria magnetorresistiva de acceso aleatorio.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, Japón . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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