De spin valve tranisistor is een nieuw device dat is bedacht door Douwe Monsma die hier vorige maand op promoveerde. De werking is gebaseerd op
magnetische kleppen die onder voorwaarden elektronen doorlaten of juist
tegenhouden. Met de transistor kunnen zeer kleine magneetvelden worden
gedetecteerd. Dit is belangrijk voor de informatietechnologie waar steeds meer informatie op een steeds kleinere gebiedjes wordt opgeslagen. Om die
mogelijkheden te benutten zijn steeds gevoeliger schrijf- en leeskoppen nodig.
De transistor, of klep, is een sandwich van dunne lagen magnetisch materiaal, bijvoorbeeld Kobalt Koper Kobalt. Elektronen met een bepaald spinmoment, equivalent aan diens ronddraaiende elektrische lading, kunnen wel door deze lagen bewegen en elektronen met een ander spinmoment juist niet. Als de sandwich in een bepaald magneetveld komt, bijvoorbeeld ter grootte van ÚÚn bitje op een harddisk, dan gaan alle kleppen naar ÚÚn richting open, zodat alleen elektronen met één bepaalde spin kunnen passeren. Ziehier het principe: een kleine variatie in een magneetveld leidde bij Monsma tot een forse verandering in de stroom, en een extreem gevoelige sensor bleek een feit.
De belangstelling van het bedrijfsleven was gewekt. Verschillende
onderzoekslaboratoria van grote bedrijven nodigden Monsma als spreker uit, zoals Philips, Thomson, Siemens, en NTT uit Japan. Er ontstonden contacten bij IBM, het bedrijf waar grondlegger Douwe Monsma sinds 1 april jongstleden in dienst is getreden. Toshiba in Japan werkt ook al aan een device dat is gebaseerd op de spin valve transistor.
Groeien
'Wij zelf gaan uiteraard met dit onderzoek verder', zegt dr. Cock Lodder. Hij leidt de Information Storage Technology Group, een onderzoeksgroep van het MESA-researchinstituut en het Centrum voor Materialen Onderzoek (CMO). Financiële middelen zijn gegarandeerd via tweede en derde geldstroom projecten. Allereerst via een groot STW-project. Daarvoor heeft de groep ondermeer zeven ton ontvangen voor het nieuwe Molecular Beam Epitaxy apparaat dat onlangs is geïnstalleerd. Dit apparaat kan atomaire lagen bouwen met een veel lagere energie van de atomen, dan bij de tot dusver gebruikte sputter-techniek. Vacuüm metal bonding maakt namelijk een belangrijk deel van het vakmanschap van de onderzoeksgroep uit. Twee metaaloppervlakken kunnen zich sterk hechten, mits ze schoon en glad genoeg zijn. Er ontstaan zo oersterke verbindingen op atomair niveau. Het nieuwe apparaat kan scherpe lagen maken en vermijdt dat het materiaal van de ene laag diffundeert in het andere materiaal. Met het nieuwe apparaat moet een device te realiseren zijn met een hoge gevoeligheid en zeer goed elektrisch gedrag.
Behalve het nieuwe apparaat kan de Information Storage Technology Group van het STW-geld een promovendus, een technicus en een Postdoc voor twee jaar
aantrekken. Omdat ook geparticipeerd wordt in twee EU-projecten (Spiderstaat voor spindependent Nano-electronics, en Hotseams voor Hot spin electronics active magnetic sensors) is samenwerking met internationale universiteiten, kennisinstituten en bedrijven mogelijk.
Moeite
Per 1 mei gaat een OIO aan de slag binnen STW, en in het Hotseams-project werkt een OIO al voor een jaar. Deze keert op 1 mei terug van een verblijf van zes maanden in Grenoble alwaar hij aan dit project werkte. Na een dik half jaar werken in Twente zal hij weer afreizen naar Grenoble om het onderzoek voort te zetten.
Voor het Spider-project is nog geen postdoc. De postdoc voor het STW-project is ook nog niet succesvol bemiddeld. Vrijwel zeker wordt het een buitenlander. 'Triest gestemd' is Lodder over het vervullen van de vacature voor de technicus. Deze bestaat al een jaar maar de potentiële kandidaten kiezen middenin de procedure voor een 'echte, vaste baan' elders. Lodders: 'Zoals iedereen hebben we problemen met het aantrekken van AIO's en postdocs. Dat is een fundamenteel probleem. Het remt niet alleen de voortgang van dit onderzoek maar van het gehele onderzoek aan Nederlandse, en ook aan sommige buitenlandse, universiteiten.'
Werk aan het spin valve project is er genoeg. Fundamentele studies voor de
vervaardiging van de devices zijn nodig. Behalve alternatieven voor
metaalconfiguraties is er een speurtocht naar verdere miniaturisatie. De device-grootte bedraagt nu 300x300 micrometer, maar het doel is 10x10 micron. De vacuüm bonding techniek blijft de bottle-neck. Precies moet uitgezocht worden met welke materialen de groep interface-vrije structuren kan maken. Ook zijn er speciale toepassingen van de spin valve transistor denkbaar, zoals een Magneto Resistance Microscope, zeg maar een 'bit'-lezer. Onderzoek naar ruis is nodig om de SVT eventueel te integreren als leessensor in een recording-kop.
