Ученые КНЦ СО РАН нашли новые материалы для создания спинтронных устройств
Магнитные и физические свойства пленок германида марганца (Mn₅Ge₃), отработав технологию их выращивания, исследовали красноярские ученые, 13 августа сообщает издание СО РАН «Наука в Сибири» со ссылкой на пресс-службу.
Исследования показали, что синтезированный новый материал может быть использован для создания магнитокалорических, спинтронных и спин-калоритронных устройств на кремниевой платформе.
Полученные результаты исследования были представлены в статье «Структура, магнитные и магнитокалорические свойства тонкой пленки Mn₅Ge₃, выращенной на Si (111)», опубликованной в Journal of Materials Science.
Всё увеличивающееся число электронных устройств, используемых в быту, потребляют всё больше энергии. Сократить ее потребление можно, перейдя на устройства спинтроники, которые для получения, обработки и передачи информации совместно используют заряд и спин электрона. Это позволит, кроме снижения энергопотребления, также поднять скорости работы оперативной памяти и расширить возможности обработки данных.
Отсюда возникает запрос на поиск подходящих для спиновых устройств ферромагнитных материалов. Чтобы переход на спинтронику был менее затратным для полупроводниковой промышленности, такие материалы должны быть совместимы с кремниевой технологией, преобладающей в этой отрасли, иметь высокую спиновую поляризацию электронов, высокую температуру перехода в ферромагнитное состояние и удовлетворять ряду других требований.
Германид марганца, выбранный красноярскими учеными в качестве подходящего материала, среди ряда своих полезных свойств обладает также магнитокалорическим эффектом (МКЭ) — его температура изменяется под действием внешнего магнитного поля. Особенно важно, что этот эффект у Mn₅Ge₃ проявляется при комнатной температуре.
Научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» кандидат физико-математических наук Анна Лукьяненко пояснила:
«В магнитокалорических материалах часто используются атомы редкоземельных элементов. Все, так или иначе, стараются уменьшить их применение. 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 ещё он проявляет магнитокалорический эффект. То есть он меняет свою температуру при изменении намагниченности».
Отрабатывая технологию получения пленок германида марганца, исследователи подобрали для буферного слоя толщиной около 10 нанометров состав с добавкой кремния. Пленки изготавливались методом молекулярно-лучевой эпитаксии, при котором атомы материала встраиваются в кристаллическую решетку образца.
Полученные красноярскими учеными пленки стабильно работают при комнатной температуре. Это позволяет использовать их во многих устройствах, таких как датчики для сигнализации и элементы управления умным домом, считают исследователи.
