Analiza fenomenelor induse de zgomot si fluctuatii in nanodispozitive spintronice si semiconductoare

Obiective

Scopul acestui proiect este oferirea unei analize comprehensive a fenomenelor induse de zgomot si fluctuatii in diferite nanodispozitive spintronice si semiconductoare cu relevanta directa asupra memoriilor cu acces aleator si hard-disk-urilor.

Primul obiectiv major al acestei propuneri este abordarea necesitatilor urgente din cadrul tehnologiei de stocare magnetica a datelor pentru gasirea de alternative viabile la paradigma curenta a stocarii magnetice a datelor ce se apropie de limitele fundamentale din punct de vedere al densitatii de inregistrare pe suprafata datorita instabilitatilor termice (efecte superparamagnetice). Ca urmare, cateva alternative magnetice de inregistrare, cum ar fi inregistrarea asistata de curentii cu spin polarizat, comutarea de tip toggle, comutarea precesionala si inregistrarea asistata termic, vor fi analizate in acest proiect, o atentie speciala fiind conferita stabilitatii termice a noilor tehnici de inregistrare si efectelor zgomotului asupra noilor procese de inregistrare. Un obiectiv secundar in acest domeniu de cercetare este analiza impactului unei tehnici alternative pentru dezvoltarea memoriei magnetice cu acces aleator (MRAM) intr-o memorie universala, in asa fel incat vor fi abordate si comparate memorii MRAM cu transferul momentului de spin (STT – spin transfer torque), MRAM toggle (T), MRAM precesionale (P) si MRAM asistate termic (HA–heat assist.).

Al doilea obiectiv major este analiza efectelor fluctuatiilor doparii aleatoare, a celor geometrice si a zgomotului asupra tensiunii de prag, a raspunsului in frecventa si a altor caracteristici ale tranzistoarelor cu efect de camp metal-oxid-semiconductor. Aceste fluctuatii aleatoare de la un dispozitiv la celalalt sau chiar in interiorul dispozitivului (cum este in cazul doparii) conduc la fluctuatii semnificative ale tensiunii de prag, precum si ale raspunsului final si in frecventa pentru dispozitivele MOSFET, fapt ce limiteaza progresele in dispozitivele semiconductoare. Ne propunem dezvoltarea si implementarea unei tehnici statistice precise de analiza efectelor fluctuatiilor doparii aleatoare, ale celor geometrice si a efectelor induse ale zgomotului in nanodispozitivele semiconductoare, precum si implicatiile acestora asupra constructiei unor memorii cu acces aleator fiabile.

Al treilea obiectiv major al proiectului este investigarea beneficiilor potentiale ale zgomotelor in dispozitivele spintronice si semiconductoare. Aceste beneficii potentiale ale zgomotului par a fi contradictorii intuitiei noastre si de aceea au fost trecute cu vederea de catre cercetatori pentru o lunga perioada de timp. Cu toate acestea s-a constatat de curand faptul ca rolul constructiv al zgomotului este destul de comun in sisteme neliniare stocastice si prin urmare a fost aplicat in multe domenii de la procesarea semnalelor la modelarea climatului. Rezultatele noastre preliminare dovedesc existenta acestor efecte constructive ale zgomotului in diferite sisteme cu memorie, unde un fel de raspuns rezonant este activat de catre intrarea zgomotoasa. In concluzie, observam un potential extraordinar in acest domeniu de cercetare si avem ca scop explorarea lui in cadrul proiectului.

O intrebare interesanta abordata in acest proiect este legata de utilizarea tehnologica a acestor efecte constructive ale zgomotului in sistemele neliniare, asa cum ar fi posibilitatea de a utiliza energia extrasa din zgomot de un astfel de sistem.

Proiectul isi propune, de asemenea, consolidarea echipei noastre tinere de cercetare si cresterea vizibilitatii ei internationale, precum si dezvoltarea pe mai departe a colaborarilor stabilite intre grupul nostru si cinci laboratoare internationale in perioada proiectului de reintegrare a directorului acestei propuneri.