Betrouwbare skyrmion beweging in racetrackgeheugens

Groep: DyNaMat

Promotoren en begeleiding: Bartel Van Waeyenberge, Jonathan Leliaert en Pieter Gypens

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contactgegevens opvragen door op de naam te klikken)

Probleemstelling
Toekomstige ICT toepassingen zullen niet enkel gebruik maken van de elektrische eigenschappen van het elektron, maar ook van haar magnetische eigenschappen. In deze spintronica toepassingen wordt data voorgesteld door de aanwezigheid of oriëntatie van magnetische structuren. Het meest recente voorbeeld hiervan is het “skyrmion racetrack geheugen”
dynamat4

In deze toepassing wordt de data in het geheugen voorgesteld door de aan- of afwezigheid van kleine magnetische bubbels (zie figuur), genaamd skyrmions, die door nanostrips (“tracks”) kunnen bewegen over lees- en schrijfkoppen. Om deze geheugens betrouwbaar te kunnen laten werken is een perfecte controle over de beweging van de skyrmions door de tracks vereist. In experimenten blijkt dit echter niet zo vanzelfsprekend te zijn omdat de beweging van de skyrmions door hun kleine diameter sterk beïnvloed wordt door thermische fluctuaties of materiaaldefecten.

Doelstelling
Het doel van thesis is om een nieuwe strategie te onderzoeken om de skyrmionbeweging te stabiliseren: door zelf materiaaldefecten aan te brengen op regelmatige afstand van elkaar zullen de skyrmions tijdens hun beweging telkens na dezelfde tijd deze defecten voelen. Bij één specifieke snelheid zal deze tijd samenvallen met de excitatiefrequentie van interne modes van het skyrmion. Deze resonantie kan ervoor zorgen dat, ondanks andere wanorde waarover we geen controle hebben, de snelheid van het skyrmion toch constant zal blijven.

De beweging van de skyrmions door de nanostrips zal onderzocht worden door middel van micromagnetische simulaties met het GPU-softwarepakket mumax3 dat in onze groep ontwikkeld werd.