Zeitliche Auflösung durch Tunnelkontakt

Elektronenmikroskop-​Aufnahme des magnetischen Tunnelkontakts (MTJ, in der Mitte) und der Elektroden für die Steuerung und Messung des Umkehrvorgangs. (Grafik:

Dazu verwendeten die Forscher anstelle eines isolierten Metallpunktes einen magnetischen Tunnelkontakt. Ein solcher Tunnelkontakt enthält zwei magnetische Schichten, die durch einen Nanometer dicke Isolierschicht voneinander getrennt sind. Je nach Ausrichtung ihre Spins – in Richtung der Magnetisierung der Magnetschichten, oder ihr entgegengesetzt - können Elektronen mehr oder weniger leicht durch diese Isolierschicht tunneln. Daraus ergibt sich ein elektrischer Widerstand, der von den relativen Magnetisierungsrichtungen der beiden Magnetschichten abhängt und so «0» und «1» darstellt.

Aus der zeitlichen Entwicklung dieses Widerstands während eines Umkehrvorgangs konnten die Wissenschaftler auf die genaue Dynamik des Prozesses schliessen. Insbesondere fanden sie heraus, dass die Magnetisierungsumkehrung in zwei Phasen abläuft: eine Inkubationsphase, während der die Magnetisierung konstant bleibt, und die eigentliche Umkehrphase, die weniger als eine Nanosekunde dauert.