NIST-forskarnas nya teknik gör det möjligt att skräddarsy den elektriska resistansen hos individuella lager i en komponent utan att ändra någon annan del av processen eller designen.

De små magnetiska sensorerna i moderna dataminnen består av två magnetiska lager åtskilda av ett tunt buffrande skikt. Lagret närmast ytan är designat att ändra polaritet snabbt som svar på riktningen av en magnetisk “bit” som spelas in på skivan inunder. Sensorn mäter det elektriska motståndet över de magnetiska lagren, och det ändras beroende på om de två lagrens respektive polaritet matchar varandra eller inte.

Men minnestillverkarna vill göra utrustningen mindre och packa data tätare. Så sensorerna behöver också krympa. Men dagens modeller når snart den nedre gränsen för vad som är möjligt.

Beroende på vilket material man valt för bufferten kan man gör två typer av sensorer. Antingen sådana som bygger på gigantisk magnetoresistans (GMR), där bufferten är en metal med lågt motstånd som är snabba, men vars signaler är svaga och svåra att mäta. Å andra sidan sådana som bygger på magnetisk tunnling (Magnetic Tunnel Junction, MTJ) och använder en isolerande buffert med högt  motstånd som ger stark signal men som svarar för långsamt för att duga till ett riktigt snabbt minne.

NIST-forskarna tyckte det behövdes något däremellan.

– Vi kombinerar de två typerna på nanometerskalan. Vi börjar med en MTJ  — en isolerande buffert — sedan, genom att använda kraftigt laddade joner, blåser vi ut små kratrar i buffertlagret så att när vi bygger på resten av sensorn, kommer kratrarna bete sig som små GMR-sensorer, resten som MTJ sensor. Den kombinerade signalen blir överlägsen var och en av dem för sig, säger NIST-fysikern Josh Pomeroy, medförfattare till den vetenskapliga tidskrift där upptäckten Applied Physics Letter, till nyhetsbrevet physorg.com.

NIST har tagit ett provisoriskt patent på arbetet.