Спинтронные устройства могут быть перспективными в качестве энергонезависимых устройств атомного масштаба, благодаря кодированию информации с помощью спина электрона (либо "вверх" либо "вниз"), а не заряда. Это потенциально позволяет создать схему, работающую со сверхмалыми энергиями, которая помнит свое состояние, даже когда она выключена.
К сожалению, пока не сообщалось о совместимости большинства этих так называемых разбавленных магнитных полупроводников с кремнием. Теперь новые, совместимые с кремнием при комнатной температуре, разбавленные магнитные полупроводники были открыты учеными Университета штата Северная Каролина (NCSU). Полупроводники из станната стронция были успешно осаждены на кремниевую подложку поверх тонкого циркониевого граничного слоя.
«Разбавленные магнитные полупроводники являются очень перспективными для спинтронных устройств, хранящих информацию в магнитном спине электрона, — сказал профессор Джей Нараян (Jay Narayan) из Университета штата Северная Каролина. — Другие материалы, такие как оксид цинка тоже являются разбавленными магнитными полупроводниками, но их нелегко осадить на кремний. Однако благодаря тому, что кубическая симметрия и постоянная решетки станната стронция близки параметрам кремния, он может быть легко интегрирован с кремниевыми подложками».
Другие исследовательские группы тоже экспериментировали с разбавленными магнитными полупроводниками, но многие из них использовали материалы III-V групп, такие как арсенид индия или арсенид галлия. Другие сообщали, что германиевые квантовые точки могут быть совместимы с кремнием, но не при комнатной температуре. Теперь лаборатория Университета штата Северная Каролина сообщает о совместимости с кремнием при комнатной температуре.
По иронии, исследователи вместе с профессором Университета штата Северная Каролина Джастином Шварцем (Justin Schwartz) искали не совместимый с кремнием материал для спинтроники, а материал для топологического изолятора — полупроводника, обладающего свойствами диэлектрика, но с проводящим поверхностным слоем. Однако изучив станнат стронция, ученые обнаружили, что он также является разбавленным магнитным полупроводником.
 |
На изображении поперечного сечения, полученного с помощью просвечивающего электронного микроскопа высокого разрешения, видно граничный слой эпитаксиального станната стронция (Sr3SnO) и кубического стабилизированного оксидом иттрия циркония (c-YSZ). (Фотография Университета штата Северная Каролина)
«Станнат стронция был теоретически предсказан как топологический изолятор и экспериментально мы обнаружили определенные характеристики топологического изолятора в тонких пленках станната стронция, — рассказал Нараян. — Мы также обнаружили, что он является разбавленным магнитным полупроводником при комнатной температуре, свойства которого могут быть подобраны с помощью отжига в кислородной среде».
Далее ученые планируют начать формирование спинтронных транзисторов в этом материале, чтобы подтвердить идею применения станната стронция в качестве перспективного нового направления кремниевых полупроводников.
Читайте также:
Ученые предложили использовать графен в спинтронике
Создан транзистор на основе атомного спина
Создан трехмерный спиновый микрочип
Физики рассмотрели поведение спинов в потенциальной «нанопамяти»
Квантовые вычисления на кремнии
Спинтронные компьютеры стали еще на шаг ближе
Спин-транзисторы разгонят компьютеры в миллион раз
Серьезный прогресс в построении спинтронных квантовых компьютеров
Источник: EE Times