Российские специалисты из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) создали ультратонкую магнитную нанопленку, которая позволит электронным устройствам работать на спиновом токе.
На сегодняшний день почти все компьютеры и смартфоны работают на полупроводниках, таких как кремний, поэтому и электроника называется кремниевой. Главный принцип работы такой электроники — это электрический ток, то есть направленное перемещение электронов, переносящих заряд.
Спинтроника – относительно молодое направление физики твердого тела, которое сформировалось 40 лет назад. Исследования в этой области направлены на создание устройств, основанных на спиновом токе, то есть на переносе спина, а не заряда. Каждый электрон, помимо заряда, который переносится электрическим током, обладает собственным магнитным моментом – спином. Спин электрона имеет несколько возможных состояний, которые часто описываются как его направление, например, вверх и вниз. Изменять поляризацию спинов электронов можно с помощью магнитного поля. Таким образом можно передавать не только спиновый ток (аналог электрического), но и, например, переключать компьютерные биты: одно положение спина будет соответствовать нулю, а другое — единице.
Такой эффект специалисты предлагают использовать для записи, хранения и считывания информации. Благодаря электрическому току спинтронные жесткие диски смогут работать без помощи магнитной катушки. Такие диски не будут самопроизвольно размагничиваться.
Для того, чтобы надежно контролировать и удерживать поляризацию спинов, ученые создали тонкую магнитную пленку. Они получили ее с помощью технологии реактивного осаждения, в основе которой лежит химическая реакция между атомами железа и молекулами кислорода на поверхности кремниевого кристалла, покрытого слоем оксида кремния. Толщина такой пленки составляет всего 75 нанометров.
«Новая технология позволяет получить пленку магнетита (Fe3O4) с высокой чистотой состава, что очень важно для поляризации спинов. Однако ее вряд ли можно использовать для промышленного производства», — рассказал инженер кафедры физики Вячеслав Балашев.
Эксперты уверены, что в будущем магнитные и магнитоэлектрические свойства нанопленки могут помочь в разработке высокопроизводительных гибридных устройств полупроводниковой электроники с новыми спинтронными элементами.
