Исследователи Института физики имени Л В Киренского, входящего в Федеральный исследовательский центр Красноярский научный центр СО РАН, представили захватывающее открытие в области спиновой электроники и сенсорных материалов. Команда ученых под руководством доктора физико-математических наук, профессора и директора ФИЦ КНЦ СО РАН Никиты Волкова обнаружила уникальную чувствительность электронов к действию магнитного поля в специальных гибридных структурах, состав которых включает ферромагнетик, полупроводниковый элемент и оксидную прослойку. Достижение ученых открывает широкие перспективы для федеральных проектов, направленных на развитие отечественной электронной базы и модернизацию сенсорных систем на базе новых физических принципов. Исследование поддержано грантами Российского фонда фундаментальных исследований, Правительства Красноярского края и специализированных фондов развития науки.
Гибридные материалы: новый стандарт для современной электроники
Современная электроника требует поиска материалов и архитектур, сочетающих стабильность и управляемость параметров. Гибридные структуры, основанные на комбинации классического полупроводника, ферромагнетика и оксида, соответствуют этим требованиям. Особенность таких сочетаний заключается в уникальных возможностях управления электрическими и магнитными свойствами. Например, параметры полупроводника легко адаптируются через добавление примесей, эксплуатацию во внешнем электрическом поле, задаваемый температурный режим или воздействие света. В то же время, ферромагнитные компоненты демонстрируют высокую энергонезависимость и сохраняют работоспособность в условиях, пагубных для других видов материалов.
Открытие магниточувствительных явлений: путь к эффективным сенсорам
Группа ученых из Красноярска экспериментально подтвердила, что в гибридных структурах на основе ферромагнитного металла, оксида и кремниевой подложки (классический полупроводник) наблюдается резко выраженное магнитное сопротивление. Это значит, что электрическое сопротивление такого материала может существенно меняться под действием магнитного поля, а также реагировать на оптическое излучение. Новый механизм открывает дорогу к созданию компактных и высокоточных сенсоров магнитного и оптического воздействия, способных быть интегрированными в элементы современной микроэлектроники.
Потенциал гибридных систем для развитие спиновой электроники
По словам профессора Никиты Волкова, гибридные структуры открывают возможности для реализации ранее неизвестных магнитозависимых транспортных феноменов, в том числе управления током, связанным с направлением спина электрона. Это направление считается одним из самых динамичных в современной физике и технике, ведь спиновая электроника предлагает новый уровень энергоэффективности и скорости работы устройств. Кроме того, гибридные структуры на основе полупроводников полностью совместимы с проверенными временем КМОП-технологиями (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник), что существенно облегчает внедрение результатов непосредственно в производство.
Технологические перспективы и дальнейшие исследования
Ранее подобные эффекты в сложных гибридных системах не регистрировались, что подчеркивает значимость нового открытия для мировой научной и технологической базы. Благодаря возможности варьировать составы и геометрию гибридных слоев, становится реалистичной перспектива создания материалов с заранее заданными магнитотранспортными и оптическими характеристиками. Эти инновационные вещества, в будущем, лягут в основу сверхчувствительных магнитных датчиков, усовершенствованных сенсорных устройств и совершенных элементов спиновой электроники. Коллектив Красноярского научного центра СО РАН продолжает свои исследования, расширяя спектр комбинаций и конфигураций материалов с целью выхода на совершенно новый уровень в области микроэлектроники.
Эта научная работа выполняется при неизменном участии Российского фонда фундаментальных исследований, Правительства Красноярского края и краевого фонда поддержки науки. Такой альянс гарантирует устойчивость усилий и стремление к дальнейшим громким открытиям, делающим вклад в технологическую независимость России и развитие передовых отраслей электроники.
Изображение логотипа Федерального исследовательского центра КНЦ СО РАН
Источник: scientificrussia.ru
