Электроника будущего: учёные разработали уникальный материал для спинтроники

Российские учёные совместно с иностранными коллегами создали новый материал для электроники нового типа — спинтроники. Носителем информации в таких устройствах выступает квантовое состояние электронов — спин. Толщина нового материала — всего несколько атомов теллурида хрома. Материал не теряет магнитных свойств при перепадах температур, в отличие от других материалов атомарной толщины. Учёные уже испытали разработку, собрав на её основе магнитно-акустический наногенератор, который преобразует звуковые волны в электричество.

Российские учёные из РТУ МИРЭА совместно с коллегами из Индии и Швеции создали новый перспективный материал. Он может найти применение в спинтронике — направлении микроэлектроники, а также в других областях. Речь идёт о двумерном теллуриде хрома, толщина материала — несколько атомов. Об этом RT сообщили в пресс-службе РТУ МИРЭА. Результаты опубликованы в журнале Small.

Спинтроника — новое перспективное направление в электронике. Если в привычной полупроводниковой электронике информация записывается и хранится за счёт переноса заряда, то в спиновой электронике — за счёт спина электронов. Спин — квантовая характеристика частиц, которой обозначают направление вращения электронов. На спин можно воздействовать при помощи магнитного поля. Устройства, работающие на этом принципе, будут более энергоэффективными, чем обычные гаджеты.

Поиском подходящих материалов для такой электроники сегодня занимаются различные научные группы по всему миру. В этом качестве могут использоваться двумерные (плоские) материалы, спины электронов в которых при определённых условиях упорядочены. Сложность заключается в том, что в таких двумерных материалах магнитная упорядоченность нарушается даже от небольших колебаний температуры.

Синтезированный материал лишён этого недостатка: он сохраняет ферромагнитные свойства при температуре до 224 ºС. Кроме того, материал обладает высокой остаточной намагниченностью, что позволяет ему сохранять магнитные свойства после удаления внешнего магнитного поля.

«Квазидвумерные магнетики представляют собой совершенно новый класс магнитных материалов, обладающих уникальными свойствами, такими как сохранение магнитных характеристик при толщинах всего в несколько атомных слоёв. Эти материалы имеют огромный потенциал для применения в спинтронике и микроэлектронике благодаря своей специфической природе», — пояснил RT доцент Института перспективных технологий и индустриального программирования РТУ МИРЭА Алексей Карцев.

Авторы исследования даже успели испытать полученный материал на практике. Они создали на его основе новый тип устройства для сбора энергии — магнитно-акустический наногенератор, который преобразует звуковые волны в электричество. Учёные испытали аппаратуру при разной нагрузке и получили хорошие результаты.

К преимуществам нового материала также можно отнести относительно высокую рентабельность — теллур является менее редким соединением, чем, например, германий, который используют в похожих разработках другие научные коллективы, отметили учёные.

Помимо исследователей из РТУ МИРЭА, в работе приняли участие сотрудники Индийского технологического института Харагпура, Технического университета Чалмерса и Университета Джамму.