Найден идеальный материал для применения в спинтронике

Группа ученых из Чехии и Великобритании опубликовала статью, где описывается успешная работа по поиску нового материала, пригодного для применения в спинтронике. Материал отмечают в научном мире не только благодаря достигнутому конечному результату, но и за счет подхода, примененного учеными. В одной единственной работе 17 исследователей отразили «классический» путь нового материала: от формулирования научной проблемы до ее решения.

Электронные технологии в своей основе имеют специфические материалы, воплощающие в реальности требуемые для них специфические свойства. Это могут быть как «старые» материалы, вроде кремния, особенности структуры которого были подробно изучены предыдущими поколениями ученых, так и новые, созданные нашими современниками. Каждый из таких материалов имеет массу возможных сфер применения, от электроники до медицины; соответственно, остановка в процессе создания новых структур, скорее всего, повиляет также и на замедление развития этих отраслей.

Рис. 1. Схематическое изображение процесса создания нового материала, применимого в спинтронике.

Спинтроника – один из разделов науки, находящихся в прямой зависимости от физики материалов. Спинтроника изучает спин-поляризационный транспорт заряда; она имеет грандиозные перспективы в ракурсе дальнейшей миниатюризации и ускорения работы потребительских электронных устройств, но, безусловно, испытывает недостаток в новых структурах с особыми электрическими и магнитными свойствами. Существующие «спинтронные» устройства, основанные на металлических ферромагнетиках, работают достаточно хорошо, но для них существует фундаментальное ограничение, связанное с тем, что используют в своей основе металлы. Часть ограничений может быть снята за счет использования изолирующих, полупроводниковых ферромагнитных или антиферромагнитных материалов, спином в которых можно управлять при помощи напряжений, доступных в обычной микроэлектронике.

Но откуда появляются новые материалы? В реальности превращение материала из идеи (основанной на его возможном применении) в реальный физический объект – это многогранная научная проблема мирового уровня, к которой обращаются многие национальные и международные научные организации.

В работе, опубликованной в журнале Physical Review B, совместная группа ученых из Institute of Physics of the Academy of Sciences (Чехия) и Великобритании представила характеристики нового материала – LiMnAs, являющегося хорошим кандидатом на будущие применения в спинтронике.

Исследователи применили комбинацию химических и физических подходов, известных как «производные структуры», «химическая структурная совместимость», а также ряд аргументов, определяющих необходимые электронные свойства нового материала. Анализируя факты, они пришли к некому кристаллу LiMnAs, изучавшемуся порядка 30 лет назад, но так и не нашедшему свое применение в науке на тот момент.

На первом этапе изучения ученые подтвердили все обнаруженные ранее для данного материала свойства, в частности, тот факт, что LiMnAs является полупроводником, а также антиферромагнетиком. Далее для доказательства того, что LiMnAs может использоваться в спинтронике, ученые изготовили эпитаксиальную пленку на основании из InAs, показав тем самым также совместимость нового материала с распространенным полупроводником.

Пока сложно указать практическое значение открытия; здесь, определенно, потребуются дополнительные исследования, уже запланированные научной группой.

Источник