Газета.ru

5 777 подписчиков

Свежие комментарии

  • Георгий Михалев
    Придется отсидеть свое. Трудно будет первые лет 5, потом привыкнешь.Сапега подала жал...
  • Сергей Иовенко
    Ну и на кой ляд мне признания какого-то пидара?Канадский фигурис...
  • Александр
    Россию раскачали основательно и через Чечню, и через НКО. Теперь пусть сами покачаются, рябинушки наши!G7 призвала Росси...

Открытие российских физиков сформировало новые принципы синтеза элементов спинтроники

Открытие российских физиков сформировало новые принципы синтеза элементов спинтроники

Физики НИЦ "Курчатовский институт" разработали новую стратегию получения перспективных материалов для электроники. Они создаются путем интеграции двух компонентов — кремния и функционального оксида, который формируется в виде тонкой пленки. Суть заключается в управлении границей раздела между этими двумя веществами. Предложенный подход универсален и позволит в будущем получить большое разнообразие структур с уникальными свойствами, которые будут востребованы для создания энергоэффективных устройств. Результаты работы, поддержанной Российским научным фондом (РНФ), опубликованы в высокорейтинговом журнале Advanced Functional Materials.

До недавнего времени последовательное улучшение характеристик приборов микроэлектроники достигалось, в первую очередь, путем уменьшения линейных размеров логики и памяти. Однако миниатюризация элементов микросхем ведет к тому, что в силу различных фундаментальных физических ограничений престают работать принципы, положенные в основу действия устройств на основе кремния. В настоящее время вектор развития электроники направлен в сторону уменьшения потребляемой мощности и тепловыделения. Спинтроника, или спиновая электроника — активно развивающаяся область науки двух последних десятилетий — может предложить решение этой проблемы.

Замена заряда электрона на его спин в качестве носителя информации в элементах спинтроники позволяет значительно уменьшить мощности приборов.

Современная электроника основана на кремниевой платформе. Однако этот элемент немагнитен: спин-поляризованные электроны отсутствуют в чисто кремниевых структурах. Инжекция спинов из ферромагнитного материала, интегрированного с кремнием, позволяет преодолеть это ограничение.

"Сегодня для создания компактных устройств с низким потреблением энергии необходимы новые материалы. Они, с одной стороны, должны задействовать существующую кремниевую технологическую платформу, а с другой — обладать свойствами, которые у кремния отсутствуют. Функциональные оксиды, ввиду многообразия и уникальности их свойств, представляют собой целый класс материалов, перспективный для интеграции с кремнием, — рассказывает руководитель проекта профессор Вячеслав Сторчак, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией новых элементов наноэлектроники Курчатовского института. — В данной работе особое внимание уделено созданию спинового контакта оксида европия — ферромагнитного полупроводника — и кремния. Такая структура позволяет осуществить прямую инжекцию спин-поляризованных электронов в кремний, поэтому она востребована для разработки новых устройств спинтроники".

В работе показано, что интеграция оксидов европия и стронция осуществляется через один и тот же универсальный интерфейс. Так ученые называют двумерную структуру, которая формируется на границе между кремниевой основой и функциональным оксидом и связывает их в единую систему. Специалисты подробно изучили строение и функциональные особенности интерфейса, поскольку он имеет ключевое значение в процессе интеграции двух компонентов. Теперь на основе этих данных можно создать множество новых структур для разнообразных приложений, которые будут зависеть от типа выбранного функционального оксида.

Ученые отмечают, что оксид европия — наиболее подходящий кандидат для инжекции спин-поляризованных электронов в кремний, так как он имеет ряд уникальных свойств: простую структуру, стабильность при контакте с кремнием, 100% спиновую поляризацию.

Существовавшие ранее представления основывались на сохранении различных (заданных изначально) интерфейсов оксид/кремний в процессе синтеза. В работе показано, что это не так. Новизна полученного результата состоит в установлении связи между структурой интерфейса и оксидной системой. Поскольку интерфейс в таком подходе оказывается универсальным, это накладывает существенные ограничения на возможность управления свойствами структуры оксид/кремний.

"Однако, — продолжает Вячеслав Сторчак — мы вполне согласны с высказыванием Эйнштейна: "Господь изощрен, но не злонамерен", которое высечено на камине в Принстонском университете. Это стимулирует нас искать новые подходы для преодоления указанных ограничений. В частности, мы предлагаем отойти от существующих методов, доминирующих в исследованиях в области интеграции функциональных оксидов с кремниевой платформой вот уже более 25 лет. В нашем нынешнем подходе, а именно отказе от пассивации поверхности кремния атомами металла, заложены основы нового направления — управления интерфейсом для создания функциональных гетероструктур. Дальнейшее его развитие предполагает расширение набора интегрируемых материалов, а также технологических платформ. В частности, ожидается прямая интеграция функциональных материалов с существующими промышленными полупроводниками, такими как германий, арсенид и нитрид галлия".

 

Ссылка на первоисточник

Картина дня

наверх