| TAZ-TFM-2025-1007 |
NANOESTRUCTURAS 3D PARA LA SIGUIENTE GENERACIÓN DE MEMORIAS MRAM
KARAM MOUNSIF, Omar
ANADÓN BARCELONA, ALBERTO (dir.) ; BRAN, CRISTINA (dir.)
Universidad de Zaragoza,
CIEN,
2025
Departamento de Física de la Materia Condensada, Área de Física de la Materia Condensada
Máster en Materiales Nanoestructurados para Aplicaciones Nanotecnológicas (Nanostructured Materials for Nanotechnology Applications)
Resumen: La nucleación y el movimiento de los Skyrmions están en el centro del desarrollo de nuevas tecnologías como las memorias de tipo "racetrack" o las MRAMs de nueva generación, que presentan mayores capacidades de almacenamiento y operaciones más rápidas y eficientes. El objetivo de este proyecto es dar los primeros pasos para el diseño y desarrollo de nanoestructuras 3D capaces de alojar Skyrmions e investigar su nucleación y movimiento impulsado por gradientes térmicos. Manipular Skyrmions usando efectos térmicos ofrece varias ventajas sobre los métodos eléctricos, ya que evita complicaciones como el efecto Hall de Skyrmions, que puede dificultar trayectorias estables. Además, el uso de gradientes térmicos puede conducir a un menor consumo de energía, haciendo que este enfoque sea más eficiente y sostenible para futuras aplicaciones espintrónicas. Con este propósito, se llevan a cabo una serie de simulaciones térmicas y micromagnéticas usando los softwares COMSOL y MuMAX3 para obtener conocimiento sobre los gradientes térmicos que aparecen en diferentes estructuras y cómo estos afectan el movimiento de los Skyrmions. El modelado se complementa con la caracterización experimental del estado magnético de las nanoestructuras fabricadas, obteniendo ciclos de histéresis compatibles con la aparición de Skyrmions.
Skyrmion nucleation and motion are at the core of the development of new technologies such as racetrack memories or new-gen MRAMs, which feature larger storage capacities and faster and more efficient operations. The objective of this project is to take the first steps in design and development of 3D nanostructures capable of hosting Skyrmions to investigate their nucleation and motion driven by thermal gradients. Manipulating Skyrmions using thermal effects offers several advantages over electrical methods, as it avoids complications such as the Skyrmion Hall effect, which can disrupt stable trajectories. Additionally, using thermal gradients can lead to lower energy consumption, making this approach more efficient and sustainable for future spintronic applications. For this purpose, a series of thermal and micromagnetic simulations are carried out using the COMSOL and MuMAX3 softwares to gain knowledge about the thermal gradients that appear in different structures and predict more reliably how these could affect the movement of Skyrmions. The modeling is complemented by experimental characterization of the magnetic state of the fabricated nanostructures, showing hystesis loops compatible with the appearance of Skyrmions.
Skyrmion nucleation and motion are at the core of the development of new technologies such as racetrack memories or new-gen MRAMs, which feature larger storage capacities and faster and more efficient operations. The objective of this project is to take the first steps in design and development of 3D nanostructures capable of hosting Skyrmions to investigate their nucleation and motion driven by thermal gradients. Manipulating Skyrmions using thermal effects offers several advantages over electrical methods, as it avoids complications such as the Skyrmion Hall effect, which can disrupt stable trajectories. Additionally, using thermal gradients can lead to lower energy consumption, making this approach more efficient and sustainable for future spintronic applications. For this purpose, a series of thermal and micromagnetic simulations are carried out using the COMSOL and MuMAX3 softwares to gain knowledge about the thermal gradients that appear in different structures and predict more reliably how these could affect the movement of Skyrmions. The modeling is complemented by experimental characterization of the magnetic state of the fabricated nanostructures, showing hystesis loops compatible with the appearance of Skyrmions.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master
Notas: Resumen en inglés y en español.
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