Новые материалы улучшат функции электронных устройств

Красноярские ученые испытали технологию выращивания пленок германида марганца и изучили его магнитные и физические свойства. Полученный материал поможет в проектировании и разработке магнитокалорических, спинтронных и спин-калоритронных устройств на кремниевой платформе, сообщила пресс-служба  ФИЦ КНЦ СО РАН.

Современные электронные устройства потребляют все больше энергии. По словам ученых, решением проблемы может стать переход к устройствам спинтроники, которые в своей работе используют спиновые степени свободы электронов. Благодаря этому возможно общее снижение энергопотребления, улучшение скорости работы оперативной памяти и расширение возможностей обработки данных. Подходящие ферромагнитные материалы для спиновых устройств должны быть совместимы с доминирующей в полупроводниковой промышленности кремниевой технологией, иметь высокую температуру перехода в ферромагнитное состояние и высокую спиновую поляризацию электронов, а также удовлетворять ряду других требований.

Таким материалом красноярские ученые выбрали германид марганца, обладающий рядом полезных свойств, среди которых изменение температуры под действием внешнего магнитного поля. Это называется магнитокалорический эффект (МКЭ). В этом случае он проявляется при комнатной температуре. Исследователи отработали технологию получения пленок германида марганца. Для этого они подобрали состав буферного слоя с добавкой кремния, толщина которого около 10 нанометров. Для получения пленок использовали метод молекулярно-лучевой эпитаксии, с помощью которого атомы материала встраиваются в кристаллическую решетку образца.

«В магнитокалорических материалах часто используются редкоземельные атомы. Все, так или иначе, стараются уменьшить их использование. 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», — рассказала Анна Лукьяненко, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН.

Полученные пленки стабильно работают при комнатной температуре. Это значит, что их уже можно использовать во многих устройствах. Например, в датчиках для сигнализации и элементах управления «умным домом», уточнили в ФИЦ КНЦ СО РАН.

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Science.