Nichtflüchtiger Nano-Magnetspeicher in der Entwicklung

Design soll schnellere Speichervorgänge und extreme Speicherdichte erlauben

Forscher der Johns Hopkins University in den USA haben nach einem Artikel des Physical Review Letters magnetisches RAM (MRAM, Magnetic random-access memory) mit Nano-Strukturen entwickelt. Speicher auf dieser Basis soll erheblich schneller als herkömmliche Technologien für nichtflüchtigen Speicher arbeiten und bis zu 99 Prozent weniger Energie benötigen. Die Forschung wird von der National Science Foundation finanziert.

Artikel veröffentlicht am 12. Januar 2006, 9:03 Uhr, Andreas Donath

Die Herausforderung besteht darin, ein Design zu finden, das zuverlässige, kostengünstige und kompakte Magnetspeicherzellen erlaubt. Die Forscher rund um Frank Zhu haben jetzt einen möglichen Weg dorthin gefunden: ungleichmäßig geformte Kobalt- oder Nickelringe, die als Speicherzellen fungieren. Mit diesen "Nanoringen" können auf Grund ihrer Größe auf kleinen Flächen erhebliche Mengen Informationen gespeichert werden. Sie sollen den Forschungsergebnissen nach immun gegen magnetische Streufelder sein, die von anderen magnetischen Materialien in ihrer Nähe ausgehen.

Das asymmetrische Design sei der Durchbruch, doch man sei auch über die effiziente und kostengünstige Herstellung erfreut, mit der sich die Strukturen erstellen lassen, so Fran Zhu, Doktorand im Henry A. Rowland Department of Physics and Astronomy an der Krieger School of Arts and Sciences an der Johns Hopkins Universität.

Nanoringe ziehen sich magnetisch an. Die Durchmesser der Nanoringe betragen ungefähr 100 Nanometer. Ein einzelner Nanometer entspricht dem Milliardstel eines Meters. Die Schnittfläche eines einzelnen menschlichen Haares könnte eine Million dieser Ringe fassen, so Zhu.

Die asymmetrische Form erlaube es, dass mehr Nanoringe in den so genannten "Vortex-Zustand" gelangen könnten, d.h. keinerlei magnetische Störstrahlung abgeben und sich nicht gegenseitig beeinflussen. Dadurch kann man sie extrem eng zueinander anordnen. Die Herstellung ist mehrstufig und umfasst Selbstanordnung, Dünnfilm-Abscheidung und Trockenätzung. Die irregulären Formen werden am Ende des Prozesses mit Argon-Ionenstrahlen geätzt und sorgen für die Aufrichtung der Ringe.

Bei symmetrischen Nanoringen sind den Forschungsergebnissen nach nur 40 Prozent in der Lage, in den Vortex-Zustand zu kommen. Mit asymmetrischen Ringen sollen es zwischen 40 und 100 Prozent sein, je nachdem, wie man das Magnetfeld ausrichtet.