Le défi de fabriquer des nanofils directement sur des substrats de silicium pour la création de la prochaine génération d’électronique a finalement été résolu par des chercheurs de Tokyo Tech. La spintronique de nouvelle génération conduira à de meilleurs mécanismes de stockage de mémoire dans les ordinateurs, les rendant plus rapides et plus efficaces.
Alors que notre monde se modernise plus rapidement que jamais, il existe un besoin toujours croissant d’électronique et d’ordinateurs meilleurs et plus rapides. La spintronique est un nouveau système qui utilise le spin d’un électron, en plus de l’état de charge, pour coder les données, ce qui rend l’ensemble du système plus rapide et plus efficace. Des nanofils ferromagnétiques à haute coercivité (résistance aux changements d’aimantation) sont nécessaires pour réaliser le potentiel de la spintronique. Surtout L10– nanofils ordonnés (un type de structure cristalline) de cobalt-platine (CoPt).
Procédés de fabrication conventionnels pour L10-les nanofils ordonnés impliquent un traitement thermique pour améliorer les propriétés physiques et chimiques du matériau, un processus appelé recuit sur le substrat cristallin ; le transfert d’un motif sur le substrat par lithographie ; et enfin l’élimination chimique des couches par un processus appelé gravure. L’élimination du processus de gravure en fabriquant directement des nanofils sur le substrat de silicium conduirait à une nette amélioration de la fabrication des dispositifs spintroniques. Cependant, lorsque des nanofils directement fabriqués sont soumis à un recuit, ils ont tendance à se transformer en gouttelettes sous l’effet des contraintes internes au fil.
Récemment, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Yutaka Majima du Tokyo Institute of Technology a trouvé une solution au problème. L’équipe a signalé un nouveau processus de fabrication pour rendre L10-nanofils CoPt ordonnés sur silicium/dioxyde de silicium (Si/SiO2) substrats. Parlant de leurs recherches, publiées dans Progrès à l’échelle nanométrique, Le professeur Majima déclare : “Notre méthode de commande induite par la nanostructure permet la fabrication directe de particules ultrafines L10– nanofils CoPt ordonnés avec les largeurs étroites de l’échelle de 30 nm requises pour la spintronique. Cette méthode de fabrication pourrait en outre être appliquée à d’autres L10-des matériaux ferromagnétiques ordonnés tels que les composés fer-platine et fer-palladium.”
Dans cette étude, les chercheurs ont d’abord revêtu un Si/SiO2 substrat avec un matériau appelé “réserve” et l’a soumis à une lithographie par faisceau d’électrons et à une évaporation pour créer un pochoir pour les nanofils. Puis on dépose ensuite une multicouche de CoPt sur le substrat. Les échantillons déposés ont ensuite été “décollés”, laissant derrière eux des nanofils de CoPt. Ces nanofils ont ensuite été soumis à un recuit à haute température. Les chercheurs ont également examiné les nanofils fabriqués à l’aide de plusieurs techniques de caractérisation.
Ils ont découvert que les nanofils prenaient L10-ordre pendant le processus de recuit. Cette transformation a été induite par l’interdiffusion atomique, la diffusion de surface et une contrainte interne extrêmement importante aux rayons de courbure ultrapetits à l’échelle de 10 nm des nanofils. Ils ont également découvert que les nanofils présentaient une grande coercivité de 10 kiloOersteds (kOe).
Selon le professeur Majima, “les contraintes internes sur la nanostructure induisent ici la L10-commande. Il s’agit d’un mécanisme différent de celui des études précédentes. Nous espérons que cette découverte ouvrira un nouveau domaine de recherche appelé “science et ingénierie des matériaux induits par la nanostructure”.
La large applicabilité et la commodité de la nouvelle technique de fabrication apporteront à coup sûr une contribution significative au domaine de la recherche en spintronique.
Source de l’histoire :
Matériaux fourni par Institut de technologie de Tokyo. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
