Новые материалы улучшат функции электронных устройств

Новые материалы улучшат функции электронных устройств

Магнитные пленки германида марганца. Фото Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН

 

Красноярские ученые отработали технологию выращивания пленок германида марганца и исследовали его магнитные и физические свойства. Полученный материал перспективен для проектирования и разработки магнитокалорических, спинтронных и спин-калоритронных устройств на кремниевой платформе. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Science.

Наполняющие наш быт электронные устройства потребляют все больше энергии. Решением проблемы может стать переход к устройствам спинтроники, которые в своей работе используют спиновые степени свободы электронов. Благодаря этому возможны общее снижение энергопотребления, улучшение скорости работы оперативной памяти и расширение возможностей обработки данных. Поиск подходящих ферромагнитных материалов для спиновых устройств является сложной задачей, поскольку такие материалы должны быть совместимы с доминирующей в полупроводниковой промышленности кремниевой технологией, иметь высокую температуру перехода в ферромагнитное состояние и высокую спиновую поляризацию электронов, а также удовлетворять ряду других требований.

В качестве подходящего материала красноярские ученые выбрали германид марганца, обладающий рядом полезных свойств, среди которых изменение температуры под действием внешнего магнитного поля. Это называется магнитокалорический эффект (МКЭ), и важно, что в данном случае он проявляется при комнатной температуре. Красноярские исследователи отработали технологию получения пленок германида марганца. Для этого они подобрали состав буферного слоя с добавкой кремния, толщина которого около 10 нанометров. Для получения пленок использовали метод молекулярно-лучевой эпитаксии, с помощью которого атомы материала встраиваются в кристаллическую решетку образца.

«В магнитокалорических материалах часто используются редкоземельные атомы. Все, так или иначе, стараются уменьшить их использование. Марганца и германия в земной коре много, поэтому наш материал — это неплохая альтернатива. К тому же германид марганца обладает свойствами, которые могут пригодиться в разных сферах. Во-первых, он проводник. Во-вторых, он ферромагнетик. У него есть магнитные свойства, которые можно использовать в области спинтроники, где нужен именно магнитный момент. И еще он проявляет магнитокалорический эффект. То есть он меняет свою температуру при изменении намагниченности», — рассказывает Анна Лукьяненко, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН.

Новые материалы улучшат функции электронных устройств

Анна Лукьяненко, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН. Фото Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН

 

Полученные пленки стабильно работают при комнатной температуре. Это значит, что их уже можно использовать во многих устройствах. Например, в датчиках для сигнализации и элементах управления «умным домом».

Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».

 

Информация и фото предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Источник: scientificrussia.ru