Сделан шаг к созданию устройств магнитной памяти нового поколения

Российские исследователи показали, что воздействие фемтосекундным лазерным импульсом позволяет изменять направление намагниченности синтетического мультиферроика. Этот эффект может оказаться полезен при создании устройств магнитной памяти нового поколения. Статья опубликована в журнале Physical Review Applied.

Синтетические мультиферроики представляют собой перспективные материалы для новых элементов магнитной записи информации, которые позволят повысить энергоэффективность, емкость накопителя и надежность хранения информации. Они состоят из двух связанных слоев: магнитного и сегнетоэлектрика, в котором упорядоченные электрические заряды создают электрическую поляризацию. Мультиферроик обладает одновременно намагниченностью и электрической поляризацией. Слои связаны между собой явлением магнитоупругости: направление намагниченности можно изменить при помощи механического воздействия. В синтетическом мультиферроике электрическая поляризация вызывает механическую деформацию, которая задает направление намагниченности. Мультиферроик может состоять из особых структур — магнитных доменов, внутри каждого намагниченность ориентирована независимо. Домены малого размера можно задействовать в качестве ячеек памяти в компьютерах нового поколения. Долгое время велись споры, возможно ли в них локально переключить намагниченность с помощью короткого лазерного импульса. Теперь поддержанная грантом Российского научного фонда команда российских ученых смогла ответить на этот вопрос.

«Оптический способ сверхбыстрого переключения намагниченности важен для реализации новых подходов к обработке и записи информации. Коллеги из Университета Аалто (Финляндия) приготовили для наших экспериментов синтетический мультиферроик, состоящий из магнитного слоя сплава кобальта, железа и бора (CoFeB) и слоя сегнетоэлектрика титаната бария (BaTiO₃) с полосовыми доменами. Мы же впервые изучили экспериментально, как реагирует намагниченность в отдельных доменах такого мультиферроика на воздействие лазерным импульсом длительностью менее 200 фемтосекунд», — рассказывает один из авторов исследования, сотрудник Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН Леонид Шелухин.

Ученые обнаружили, что под воздействием фемтосекундного лазерного импульса в мультиферроике происходит очень быстрое и значительное ослабление магнитоупругой связи между его слоями (если сравнивать фемтосекунду с секундой, то это то же самое, как сравнить секунду с 30 миллионами лет). Ослабление приводит к тому, что намагниченность слоя CoFeB начинает быстро менять свое направление по определенной траектории. Такое изменение магнитоупругой связи сопряжено с почти мгновенным тепловым воздействием лазера. Этот нагрев имеет импульсный характер, то есть происходит очень быстро, поэтому нежелательное повышение температуры материала незначительно.

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.