Регистрация / Вход
Прислать материал

Предсказательное моделирование спинтронных наноустройств, основанных на магнитных туннельных переходах

Номер контракта: 14.576.21.0023

Руководитель: Потапкин Борис Васильевич

Должность: Генеральный директор

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
спинтроника, магнитное туннельное сопротивление, многоуровневое моделирование, магнитная логическая ячейка, технология термического переключения

Цель проекта:
Целью проекта является разработка методов, алгоритмов и программных компонент, а также проведения многомасштабного моделирования на их основе, для определения способа масштабирования спинтронных приборов на основе магнитных туннельных контактов на технологию 65 нм и меньше

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения проекта будут разработаны методы и алгоритмы, а также реализующие их программные компоненты, для многомасштабного моделирования приборов на основе магнитных туннельных контактов с использованием суперкомпьютерных вычислительных ресурсов. Указанные методы будет включать связанные модели для описания распределения температуры, тока, механических напряжений и намагниченности в магнитных приборах.
С использованием разработанных средств будет разработана и оптимизирована структура таких приборов (устройства памяти, магнитной логики и сенсоры) для технологии 65 нм.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разрабатываемые методы и алгоритмы, а также создаваемые на их основе программные компоненты будут позволять проводить многомасштабное и мультифизическое моделирования спинтронных приборов на основе магнитных туннельных контактов. Программные компоненты включают модуль для описания магнитной динамики, включающий модели разной степени детализации - от упрощенных макроспиновых моделей до микромагнитных континуальных моделей и дискретных атомистических микромагнитных моделей. Использование моделей с разной степенью детализации позволяет описывать процессы в спинтронных приборах в широком диапазоне времен и размеров системы. Кроме того, будут разработаны специальные вычислительные алгоритмы для повышения производительности микромагнитных расчетов, в том числе с использованием гетерогенных вычислительных ресурсов, что позволит впервые описать весь спинтронный прибор на уровне дискретной микромагнитной модели. В дополнении к магнитным моделям, программные компоненты будут включать модуль для расчета распределения электрического тока, температуры и механического напряжения в спинтронных устройствах. Сочетание модулей магнитной динамики и модуля термомеханаки позволит создать предсказательные средства приборно-технологического моделирования спинтронных устройств. Данный подход не использовался еще для анализа этих приборов и является новым в научном моделировании.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Полученные результаты будут использованы для создания спинтронных приборов на основе магнитных туннельных контактов на основе технологий до 65 нм а также для разработки новых устройств на их основе и последовательного уменьшения размера техпроцесса.
Результаты ПНИ будут использованы для производства в России на заводе ООО «Крокус Наноэлектроника» новых спинтронных устройств (приборов магнитной памяти, магнитной логики и сенсоров магнитного поля).


Текущие результаты проекта:
Текущие результаты выполнения проекта включают спецификацию и программную реализации основных модулей для многомасштабного и мультифизического моделирования спинтронных приборов на основе магнитных туннельных контактов, в частности моделей макроспиновой и микромагнитной динамики, а также модуля для расчета распределения электрического тока, температуры и механических напряжений. Кроме того, специфицирована и реализована методика сопряжения данных модулей. Также разработаны методы для ускорения расчетов магнитной динамики на высокопроизводительных вычислительных системах.
Были проведены патентные исследования в области приборно-технологического моделирования спинтронных приборов. Исследования показали, что на данный момент нет охраняемых интеллектуальных прав на соответствующие методы и алгоритмы. Кроме того, среди имеющихся коммерческих программных средств нет аналогов с возможностью мультифизического и многомасштабного моделирования спинтронных приборов.
По работам, выполняемым за счет внебюджетного финансирования, разработана эскизная конструкторская документация на макеты прототипов спинтронных приборов на основе магнитных туннельных контактов, на основании которой были реализованы макеты прототипов. Полученные макеты прототипов спинтронных приборов были использованы для измерения кривых магнетосопротивления и механических напряжений для верификации разрабатываемых программ.