ПОПУЛЯРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Кадры

Фотогалерея

Новости

Разработка нового типа миниатюрной электроники и электронной памяти / 25.08.2020

Источник: nature.com

 

Исследователи из России, Южной Кореи и Австралии предложили новый метод управления спин-электронными свойствами и функциональностью сэндвичевых магнитных систем.

 

В последние пять лет в мире активно развивается спин-орбитроника, изучающая спин-орбитальное взаимодействие. Технологии спин-орбитроники позволяют управлять функциональностью создаваемых устройств с помощью спин-орбитального взаимодействия в составляющих их наноматериалах. Хорошее спин-орбитальное взаимодействие имеют тяжелые металлы платиновой группы (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt). При контакте таких металлов с ультратонкой магнитной пленкой кобальта, никеля или железа можно радикально поменять электронные и магнитные свойства системы.

 

Авторы новой работы предложили управлять функциональностью магнитной сэндвичевой наносистемы с помощью поверхностных шероховатостей магнитной пленки, которая зажимается между слоями наносистемы. Изменяя амплитуды шероховатостей на нижней и верхней поверхностях магнитной пленки в диапазоне менее нанометра, исследователи смогли добиться максимальных полезных характеристик системы.

 

Чтобы показать эффективность нового метода, ученые создали магнитную систему, которая состоит из слоя палладия (Pd) толщиной от 0 до 12 нанометров и нанесенного на него слоя платины толщиной два нанометра. Сверху структуру покрывает ферромагнетик CoFeSiB толщиной 1,5 нанометра. Многослойную структуру накрывали слоем из оксида магния (MgO), тантала (Ta) либо рутения (Ru). Слои таких металлов позволяют управлять магнитными свойствами наносистемы в более широком диапазоне.

 

«Во-первых, можно управлять намагниченностью, получая наносистемы, намагниченные перпендикулярно плоскости пленки, — так делают в современных жестких дисках и разрабатываемых носителях нового поколения, чтобы повысить плотность хранения информации, увеличить скорость записи/чтения данных и количество циклов перезаписи. Во-вторых, сильное спин-орбитальное взаимодействие в тяжелом металле приводит к «деформации» электронных орбиталей атомов магнитного материала (пленки), в результате возникают спиновые эффекты, такие как магнитное затухание и интерфейсное взаимодействие Дзялошинского-Мория, появляющееся на границе тяжелого металла и покрывающего его магнитного слоя. Это антисимметричное взаимодействие ведет к трансформации ферромагнитного порядка и появлению нетривиальных спиновых текстур, таких как скирмионы и скирмиониумы. Такие спиновые текстуры имеют громадный потенциал для электроники будущего, играя роль энергонезависимых носителей информации. Например, на их основе можно делать компоненты компьютерной памяти, которые будут работать без магнитных головок, а биты в них будут переключаться токовыми импульсами за счет «переворота» спинов электронов. Такие устройства смогут работать на скоростях передачи битов до нескольких км/с под действием только электрического тока и вмещать на порядок больше данных», — говорит А. Самардак, один из авторов исследования, доктор физико-математических наук и проректор ДВФУ по научной работе.

 

В ходе работы, используя метод молекулярно-лучевой эпитаксии ученые вырастили несколько палладиевых пленок с идеальной монокристаллической структурой. Оказалось, что шероховатую поверхность таких пленок можно описать синусоидальной функцией. Авторы меняли толщину палладиевых пленок от 0 до 12,6 нм и научились управлять амплитудой и периодом шероховатостей в диапазоне от 0 до 2 нм и от 0 до 50 нм соответственно. После этого магнетронным напылением в вакууме ученые нанесли на поверхность палладия тонкую пленку из платины и магнитного сплава CoFeSiB. Сверху структуру покрыли разными материалами (оксидом магния, танталом, рутением). Материал «крышки» сильно влиял на магнитную анизотропию, в то время как влияние на взаимодействие Дзялошинского-Мория было не таким значительным. При этом наносимые слои Pt и CoFeSiB повторяли морфологию поверхности Pd. В результате исследователи показали, что без изменения состава магнитной системы можно радикально менять ее функциональные свойства. Например, величина взаимодействия Дзялошинского-Мория повышалась в 2,5 раза при толщине слоя Pd в десять нанометров. Именно при этой толщине шероховатости нижнего и верхнего интерфейсов магнитной пленки были максимально скоррелированы.


Другие новости по теме:
24.01.21 - В Израиле вернули зрение слепому человеку с помощью искусственной роговицы
11.01.21 - Химики изобретают изменяющий форму наноматериал
20.12.20 - Световые волны для хранения данных
27.11.20 - Углеродный нано композит вместо датчика
18.11.20 - Модифицированные углеродные нанотрубки будут использовать в качестве катодных катализаторов топливных элементов
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

Нанотехнологи из США и Японии разделили премию Испании

2 японских и 3 американских ученых стали лауреатами престижной премии принца Астурийского за научные и технические разработки в области нанотехнологий. Испания присудила награды японским ученым Сум

778
2

Одноколесный велосипед с электромотором (видео)

Enicycle - это моторизованный одноколесный велосипед, сконструированный изобретателем из Словении Александером Полутником (Aleksander Polutnik). Научиться ездить на этом необычном средстве передвижени

159
3

Роснано заинтересовалась британскими пластиковыми чипами

Госкорпорация "Роснано" ведет переговоры о покупке доли компании Plastic Logic, британского производителя чипов и электроники на полимерной основе. Сделка уже одобрена наблюдательным советом.

156
4

Лунный камень стал источником кислорода

Исследователи из Кембриджа создали небольшой химический реактор, способный проводить процессы окисления и производство кислорода из лунного камня. В основе работы реактора лежит просто электромеханиче

154
5

Ученые ФТИ им.Иоффе разработали метод "сухой" литографии

В применении к нанолитографии слова мокрая и грязная – это скорее не эпитеты, а термины. Впрочем, уже в самое ближайшее время она, возможно, будет сухой, а главное - и чистой. Способ придумали п

152

Анонсы событий