Jan Cortenbach. Foto | Rien Meulman

Sputteren op de nanometer voor een beter geheugen

Het schrijven van data op een harde schijf is een relatief traag proces. Masterstudent Jan Cortenbach werkte daarom bij de vakgroep Physics of Nanostructures (TN) aan een nieuw systeem voor dataopslag.

Aan de hand van een opengewerkte harde schijf laat Cortenbach zien hoe de huidige manier van data wegschrijven gaat. Boven een glimmende schijf ter grootte van een cd hangt een klein naaldje, dat onder invloed van een magnetisch veld contact maakt. Mechanische belemmeringen maken het schrijfproces echter traag. “Sinds kort zijn er geheugens op de markt die werken met magnetoresistive random-accessmemory (MRAM), een nieuwe dataopslag-technologie. Daarbij worden de data niet opgeslagen als een elektrische lading, maar via magnetische elementen, ook wel cellen genoemd. Die bestaan uit laagjes platina en kobalt, met een isolerende laag ertussen"

"En hoewel er al wel MRAM-geheugens op de markt zijn, zijn deze nog niet optimaal. Dat komt doordat er geen lokaal magneetveld opgewekt kan worden en als gevolg daarvan kunnen de cellen niet individueel aangestuurd worden en zitten ze ver uit elkaar. Terwijl je voor een hoge opslagcapaciteit juist een dicht netwerk wilt.”

Cortenbach onderzocht hoe een cel wél in z’n eentje aangestuurd kan worden. “Ik heb gekeken naar het Spin Hall-effect: wanneer je een elektrisch stroompje door een platina/cobalt element stuurt, ontstaan er elektronen met een bepaalde spin, ‘draairichting’. Voor een efficiënte dataopslag moet het Spin Hall-effect groot genoeg zijn. Sowieso is over dit effect weinig  bekend, dus ik stond voor een flinke uitdaging, zowel theoretisch als experimenteel.”

Dat blijkt wel als Cortenbach een afbeelding van een sample laat zien met een netwerk van cellen. Een chipje van hooguit driehonderd micrometer, met daarop laagjes platina in de nanometerschaal. “Met een enorm apparaat sputteren we die laagjes op de chip, het hele proces kan wel een week kosten. Ik heb ook geprobeerd om als proof-of-concept één cel te maken. Helaas konden we met ons huidige sputterapparaat niet nauwkeurig genoeg de nanolaagjes maken. Dankzij een NWO-groot-subsidie krijgt de vakgroep de tweede helft van volgend jaar een nieuwe sputteraar, waarmee dit zeker moet gaan lukken. En werkt de efficiënte dataopslag  in één cel, dan werkt het ook op grotere schaal. Binnen tien, vijftien jaar zou er in dat geval een optimaler MRAM-geheugen te koop zijn."

Mocht dat niet lukken, dan werken ze bij Physics of Nanostructures ook nog aan andere technieken om data op te slaan. Want een goed geheugen kan niet snel genoeg zijn.

Deel dit artikel