logo-print

Nieuws en Pers

Eerste 3D-microchip ontwikkeld

  • 31 januari 2013

Onderzoekers hebben voor het eerst een microchip gemaakt die niet alleen van voor naar achter en van rechts naar links informatie kan verplaatsen, maar ook van boven naar beneden. Zo'n 3D-microchip kan veel efficiënter gaan werken dan de huidige 2D-chips. Onderzoeker Reinoud Lavrijsen, die aan de TU Eindhoven promoveerde, ontwikkelde de chip samen met een team van onderzoekers van de universiteit van Cambridge. De resultaten van het onderzoek worden op 31 januari gepubliceerd in Nature. Lavrijsen zet zijn onderzoek met een Veni-subsidie sinds begin dit jaar voort aan de TU/e.

Foto: Chris van der Linden

De onderzoekers werkten voor hun experimenten met spintronicachips. Bij spintronica wordt het magnetisch moment van een elektron - de spin - gebruikt om informatie over te dragen. De nu ontwikkelde 3D-spintronicachip is een siliconenchip waarop laagjes kobalt-, platinum- en rutheniumatomen zijn geplakt. De kobalt- en platinumatomen slaan digitale informatie op en de rutheniumatomen brengen de informatie tussen die lagen heen en weer. De rutheniumatomen vormen de verbinding tussen de verdiepingen van de chip.

'Lift' op atomaire schaal
Om de chips te bouwen sloegen de onderzoekers met hoogenergetische gasdeeltjes de atomen los van een metalen oppervlak. Deze losgeslagen atomen (in dit geval platinum, ruthenium of kobalt) condenseren vervolgens op het eerste oppervlak dat ze tegenkomen. Deze techniek - het zogeheten sputteren - stelde de onderzoekers in staat om laagjes van een paar atomen dik te maken.

De chips kunnen vervolgens gemanipuleerd worden door magnetische velden aan en uit te zetten. De informatie bleek zich bij tests inderdaad laagje voor laagje door de chip te verplaatsen, en werd zo dus van beneden naar boven overgedragen als een soort lift op atomaire schaal. Spintronica-chips worden nu al gebruikt in computers, en zullen naar verwachting de huidige geheugenchips gaan vervangen omdat ze minder energie gebruiken en een langere levensduur hebben. De onderzoekers geloven dat door de extra dimensie aan de chip toe te voegen er meer informatie kan worden opgeslagen op deze nieuwe chip.

De onderzoekers benadrukken dat deze chip de ongekende mogelijkheden van 21e-eeuwse materiaalkunde en fysica demonstreert. Normaliter zijn er schakelingen van vele transistoren nodig om op deze manier data te verplaatsen. Door nu gebruik te maken van de eigenschappen van simpele elementen als kobalt, platinum en ruthenium kan hetzelfde effect worden bereikt op atomaire schaal.

Reinoud Lavrijsen kon zijn onderzoek in Cambridge uitvoeren dankzij een Rubicon-financiering van NWO. Met Rubicon biedt NWO talentvolle jonge onderzoekers de kans om ervaring op te doen in het buitenland. Lavrijsen promoveerde aan de TU Eindhoven. Onlangs ontving hij van NWO een prestigieuze Veni-fnanciering. Daarmee zet hij nu zijn werk aan de TU/e voort.

Bron: