Ученые определили условия для синтеза магнитного полупроводника с помощью синхротронного излучения

Ученые Института физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН совместно с коллегами определили оптимальные условия для синтеза соединения Si/GeMn, которое относится к классу магнитных полупроводников. Эти материалы могут применяться при создании квантовых компьютеров, а также спиновых транзисторов и других приборов, работающих на принципах квантовой электроники. Результаты исследования опубликованы в Журнале экспериментальной и теоретической физики.

Как известно, полупроводники — это материалы, которые занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками: их способность проводить электричество проявляется при определенных условиях, чаще всего — при повышении температуры, а также при добавлении различных примесей. Если такая примесь будет иметь магнитные свойства, в результате возможно получить полупроводник, электрическую проводимость которого можно контролировать при помощи магнитного поля. Возможной областью применения магнитных полупроводников может стать так называемая спиновая электроника, или спинтроника. В устройствах спинтроники, в отличие от классических электронных приборов, энергию или информацию переносит не электрический ток, а ток спинов — моментов движения электронов.

Команда новосибирских ученых провела серию экспериментов по изучению структуры и свойств одного из таких соединений, а именно полупроводниковой системы Si/GeMn. Специалисты определили оптимальные условия для синтеза и использования магнитных свойств функциональных элементов на базе такой системы.

Синтезирование полупроводниковых материалов проводится на установках молекулярно-лучевой эпитаксии. Такая технология позволяет выращивать кристаллические монослои (слои толщиной в один атом) и дает возможность исследовать их in situ, в процессе роста. «В качестве подложки мы используем стандартные кремниевые пластины, на базе которых монтируется вся микроэлектроника, — рассказывает кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ИФП СО РАН Владимир Зиновьев. — На поверхность пластин осаждается германий. Из-за несовпадений кристаллических решеток кремния и германия граница раздела существенно деформируется: после осаждения трех монослоев германия на абсолютно гладкой поверхности возникают шероховатости — нанокристаллы германия, или "квантовые точки". Одновременно запускается процесс легирования марганцем, атомы которого также встраиваются в них».

На процесс встраивания влияет концентрация марганца, а также температура, при которой происходит синтез материала. Для того чтобы определить оптимальные параметры системы, ученые синтезировали серию различных образцов, при этом концентрация марганца менялась от 2 до 20%, а температура — от 400 до 500 °С. В результате было установлено, что оптимальная массовая доля марганца составляет порядка 2%, а температура «приготовления» — 400 °С.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.