Kỷ nguyên linh kiện nano vách đômen

Đômen và vách đômen trong các vật liệu sắt từ là những khái niệm cơ bản về từ học vi mô đã được giả thiết từ năm 1906 bởi nhà vật lý người Pháp Pierre-Ernest Weiss[1], sau đó được kiểm chứng bằng thực nghiệm năm 1919 bởi Heinrich Barkhausen (một nhà vật lý người Đức) nhờ hiệu ứng bước nhảy Barkhausen[2] và những quan sát thực nghiệm của Fransis Bitter[3] năm1930 ở Mỹ. Đômen và vách đômen là những cấu trúc vi mô tạo nên bởi các mômen từ trong lòng các vật liệu sắt từ. Tương ứng với vật liệu sắt từ, các vật liệu sắt điện cũng được quan sát với cấu trúc vi mô tương tự, có nghĩa là tồn tại vi cấu trúc tương tự là các đômen sắt điện – và vi cấu trúc này được phát hiện vào năm 1967[4]. Những phát hiện này cho phép hiểu được chính xác nguồn gốc cũng như sự vận động nội tại của các vật liệu sắt điện và sắt từ, qua đó giúp cho việc tạo ra các vật liệu sắt điện, sắt từ mới, và gần đây là vật liệu tổ hợp nhiều tính chất “sắt” (sắt điện – sắt từ trong nội tại một vật liệu).

Ảnh động hệ các vách đômen và đômen đang vận động trong mẫu hợp kim FeSi (ảnh wiki).

Cùng với kỷ nguyên spintronics đang đến gần, các linh kiện thế hệ mới điều khiển các cấu trúc đômen từ và đômen sắt điện lại đang trở nên nóng hơn bao giờ hết. Chúng hứa hẹn tạo ra hàng loạt linh kiện điện tử spin thế hệ mới với các tính năng vượt trội như bộ nhớ racetrack chất lượng cao, bộ nhớ RAM từ điện trở, bộ nhớ RAM sắt điện (FERAM), các mạch logic điều khiển spin, … và đang dần hiện thực hóa giấc mơ của nhân loại về thế hệ các linh kiện điện tử spintronics thay thế cho các linh kiện điện tử cổ điển đang “chết dần chết mòn”.

Đây chính là nội dung của bài báo tổng quan bởi nhóm các tác giả G. Catalan (Barcelona, Tây Ban Nha), J. Seidel, R. Ramesh (California, Hoa Kỳ), J. F. Scott (Cambridge, Anh Quốc) đăng trên tạp chí danh tiếng Reviews of Modern Physics năm 2012 (Rev. Mod. Phys. 84, 119–156 (2012)). Đây là một bài viết tổng hợp rất có giá trị, tổng kết những nội dung nghiên cứu nóng bỏng nhất trong thời kỳ này liên quan đến các kỹ thuật điều khiển vách đômen (sắt từ và sắt điện) trong các cấu trúc nano cho các linh kiện điện tử nano tương lai. Bài viết cũng tổng kết một số phương pháp phân tích các cấu trúc nano với vách đômen sắt từ và sắt điện. Tham khảo tóm tắt bài viết và đọc toàn văn tại đây:

G. Catalan, J. Seidel, R. Ramesh and J. F. Scott, “Domain wall nanoelectronics”, Rev. Mod. Phys. 84, 119-156 (2012).

Bài viết này cũng được viết trên Diễn đàn Vật lý Việt Nam.

Tham khảo

[1] P. Weiss, J. Phys. Theor. Appl. 6 (1907) 661-690.

[2] H. Barkhausen, Phys. Z. 20 (1919) 401- 402.

3 Comments

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s