Dispositivos avanzados gracias a osciladores espintrónicos
Los sistemas de comunicación inalámbricos suelen emplear osciladores creados a partir de inductores y condensadores (osciladores L-C), pero la carrera por la inclusión de más funciones en dispositivos de comunicación inalámbrica de cada vez menor tamaño se topa con el inductor. La espintrónica, un campo dedicado al espín de los electrones y su carga, ofrece dispositivos que podrían solventar las limitaciones crecientes de la electrónica convencional. En este sentido sobresalen los osciladores de par de espín (STO) o nanoosciladores de transferencia de espín. Los científicos del proyecto europeo «Spin torque oscillators for wireless and radar applications» (SPINAPPS) se propusieron estudiar los retos relacionados con la potencia de salida, la estabilidad de la frecuencia y el control de esta última. Muy pocos STO son capaces de abarcar el rango de frecuencias completo representado en los estándares de comunicación. Esto se debe a propiedades como las oscilaciones magnéticas sostenidas en el rango de frecuencias de microondas y la elevada capacidad de ajuste obtenibles mediante campos eléctricos y magnéticos. Además, los STO resultan muy compactos, sencillos de fabricar y compatibles con la tecnología convencional de metal-óxido-semiconductor complementario (CMOS) basada en el silicio. Su reducido consumo eléctrico y el potencial ahorro de costes en comparación con los sistemas convencionales aumentan considerablemente su atractivo de cara a su aplicación en dispositivos inalámbricos. Además pueden utilizarse en aplicaciones a frecuencias mayores como las que presentan los nuevos protocolos de comunicación y radares. Los científicos al cargo del proyecto crearon un programa de simulación basado en herramientas propiedad de Cadence con los que ensayar la función de los circuitos STO en todas las tecnologías cubiertas por dicha empresa. El entorno de simulación permite por tanto evaluar la relación entre el ruido y la temperatura del semiconductor y el rendimiento del STO y además explorar arquitecturas de circuito nuevas. Las labores experimentales condujeron a la optimización de procesos de gran eficacia con los que integrar NC-STO (STO de nanocontacto) en obleas de silicio de cuatro pulgadas. Todo este trabajo permitió crear dos demostradores, uno basado en MJT-STO (STO de unión túnel magnética) en un circuito impreso y otro basado en GMR-STO (magnetorresistencia gigante) en un electroimán. El consorcio de SPINAPPS demostró así el empleo de osciladores de par de espín en dispositivos innovadores. El software de simulación aportará a sus socios y a científicos ajenos al proyecto ideas que van más allá del propósito del mismo.
