Устройства памяти, основанные на магнетизме, являются одной из основных технологий вычислительной индустрии, и инженеры работают над разработкой новых форм магнитной памяти, которые быстрее, меньше и более энергоэффективны, чем современные флэш-памяти и SDRAM. Теперь у них есть новый инструмент, разработанный командой из Национального института стандартов и технологий (NIST), Наноцентра Университета Мэриленда и Королевского технологического института в Швеции - метод обнаружения дефектов в магнитных структурах размером до десятой доли микрометра, даже если рассматриваемая область скрыта внутри многослойного электронного устройства.*

Методика, продемонстрированная в Центре наноразмерных технологий NIST (CNST), основана на работе исследователей из Университета штата Огайо. Идея заключается в улавливании и отображении колебательных возмущений магнитного поля - "спиновых волн" - в тонкой пленке. Захваченные спиновые волны предоставляют ученым новый мощный инструмент для неразрушающего измерения свойств магнитных материалов и поиска наноразмерных дефектов, которые могли вызвать сбои памяти, особенно в многослойных магнитных системах, таких как обычный жесткий диск, где дефекты могут быть скрыты под поверхностью.

По словам исследователя NIST Роберта Макмайкла, когда материал оставлен в покое, намагниченность материала подобна поверхности пруда в безветренный день. Источник состоит из меньших магнитных моментов, которые возникают при квантовомеханическом "вращении" электронов. Коснитесь поверхности пруда куском плавника, в данном случае микроволнами, и поверхность начнет покрываться рябью от спиновых волн, поскольку микроволновая энергия сталкивает вращения, которые, в свою очередь, сталкивают своих соседей.

"Наш трюк заключается в настройке микроволн на частоту, находящуюся за пределами диапазона, в котором могут распространяться спиновые волны, за исключением случаев, когда они находятся прямо под наконечником нашего магнитного зонда", - говорит Макмайкл. "Это похоже на то, что пруд заморожен, за исключением небольшого расплавленного пятна, которое мы можем перемещать, чтобы проверить магнитные свойства в разных точках образца".

Захваченные спиновые волны нарушаются дефектами в материале, и этот эффект позволяет охарактеризовать дефекты в масштабах длины волны 100 нм.

Предыдущая работа показала тот же эффект в магнитных спинах, которые были ориентированы перпендикулярно поверхности магнитной пленки, что означает, что отдельные спины сильно связаны со своими соседями, что ограничивало разрешение. Эта новая работа добавляет дополнительную особенность, заключающуюся в том, что магнитные спины выровнены в плоскости друг с другом и не так тесно связаны. Эта установка не только более репрезентативна для того, сколько магнитных устройств будет структурировано, но также обеспечивает более точную фокусировку и лучшее разрешение.