Composées de deux couches magnétiques séparées par un isolant ultra-mince, les jonctions tunnel magnétiques utilisent l'effet appelé magnétorésistance tunnel. Leur résistance est en effet modulable grâce à l'orientation relative des aimantations des deux couches.
Lorsque les aimantations des deux couches sont anti-parallèles, la résistance de la jonction devient très grande.
Les jonctions tunnel magnétiques à anisotropie perpendiculaire au plan des couches CoFeB/MgO/CoFeB ont bénéficié de plusieurs développements à l'Irig (Lire Les mémoires magnétiques s'invitent dans les process de la microélectronique et Coup de boost pour les jonctions tunnel magnétiques). Elles sont devenues des composants clés des mémoires MRAM à forte densité, non volatiles et à faible consommation électrique.
Dans des travaux précédents, des chercheurs de l'Irig ont montré que ces jonctions tunnel peuvent être utilisées comme « memristor » (memory-resistor), c'est-à-dire un composant dont la résistance dépend de l'histoire du courant qui le traverse, et qui mime le fonctionnement d'une synapse, un composant clé d'un futur circuit neuromorphique, rapide et économe en énergie.
Dans une nouvelle étude, les physiciens questionnent le potentiel de ces jonctions tunnel magnétiques pour se matérialiser en neurone artificiel à impulsions, destiné à s'intégrer à un réseau neuronal.
Le neurone artificiel spintronique développé par l'Irig émet des impulsions électriques commandées par l'application d'une tension. La fréquence de ces impulsions (reliées à la résistance de la jonction) dépend de l'amplitude du courant continu circulant dans la jonction.
Ce dispositif présente plusieurs avantages, notamment dans la perspective de son intégration dans un réseau neuronal dense.
- Il fonctionne sans champ magnétique et n'est pas sensible aux perturbations magnétiques parasites.
- Sa taille est inférieure à 100 nm.
- Sa consommation d'énergie est faible (environ 10-11 J/impulsion).