รศ.ดร.พรรณวดี จุรีมาศ รศ.ดร.เจษฎา จุรีมาศ ภาควิชาฟิสิกส์ หน่วยวิจัยเทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลแม่เหล็ก Magnetic Information Storage Technology (MINT)
โครงสร้างรอยต่อทะลุผ่านเชิงแม่เหล็ก หรือ MTJ (Magnetic Tunnel Junctions) เป็นส่วนประกอบสําคัญใน เครื่องกําเนิดสัญญาณความถี่สูง หรือ STT (Spin Transfer Torque) nano-Oscillators ซึ่งสามารถนําไป ประยุกต์ใช้งานที่หลากหลายเช่น เทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลแบบใช้คลื่นไมโครเวฟ ระบบสื่อสารไร้สาย การ ประมวลผลสัญญาณ และการประมวลผลข้อมูลควอนตัม โครงสร้างวัสดุ MTJs ประกอบด้วยชั้นวัสดุแม่เหล็กสอง ชั้นที่คั่นกลางด้วยวัสดุฉนวนและอาศัยปรากฏการณ์การทะลุผ่านเชิงแม่เหล็กในการควบคุมการทํางานและประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยีต่าง ๆ
งานวิจัยนี้เราได้ทําการศึกษาและออกแบบโครงสร้างรอยต่อทะลุผ่านเชิงแม่เหล็กที่มีโครงสร้างทรงกระบอก CoFeB/MqO/CoFeB ด้วยแบบจําลองระดับอะตอมร่วมกับแบบจําลองการส่งผ่านสปิน เพื่อให้ได้ โครงสร้าง MTJ ที่มีประสิทธิภาพสูง โดยมีขนาดเล็กเพียง 20 นาโนเมตรและความเร็วในการทํางานที่รวดเร็วใน ช่วงเวลาภายในนาโนวินาที แบบจําลองอะตอมถูกนําใช้ในการจําลองโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กและแบบจําลองการสะสมสปินใช้ในการอธิบายพฤติกรรมการส่งผ่านสปิน งานวิจัยนี้ทําการศึกษาผลของขนาดที่มีต่อคุณสมบัติทาง แม่เหล็กเพื่อยืนยันความถูกต้องของแบบจําลอง และพบว่าเมื่อความหนาของชั้นวัสดุ CoFeB น้อยกว่า 1.3 นาโน เมตร วัสดุจะมีแอนไอโซทรอปีในทิศทางตั้งฉาก PMA-MTJ (perpendicular magnetic anisotropy MTJ )ซึ่ง สอดคล้องกับการศึกษาเชิงการทดลอง จากการศึกษาพบว่าโครงสร้างวัสดุ PMA-MTJ จะใช้กระแสที่น้อยในการ ทํางานและใช้ระยะเวลาในการทํางานที่สั้น ทําให้โครงสร้างดังกล่าวประหยัดพลังงานและมีการทํางานที่รวดเร็ว การศึกษาในงานวิจัยนี้สามารถนํามาใช้เป็นแนวทางในการออกแบบของ MTJs ที่มีประสิทธิภาพสูงสําหรับการประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ ได้
ผู้สนใจสามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ : https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/ad2477/meta
