Физика

Исследователи разработали новый способ контроля намагниченности материала для спинтроники

Chris Arock/Getty Images

Ученые из ДВФУ, ЮУрГУ и Института физики Китайской академии наук разработали способ численной оценки действия тока на локальную намагниченность в ультратонких пленках состава рутений-кобальт-рутений с добавлением вольфрама, что позволит повысить управляемость контроля ориентациии спинов для правильной работы устройств электроники нового типа — спинтроники. Результаты исследования опубликованы в Physical Review Applied.

В спинтронике, в отличие от обычной электроники, информация кодируется не интенсивностью потока электронов, а направлением их спинов — внутренних квантовых характеристик каждой частицы. Так как носителем информации становится каждая отдельная частица, то скорость передачи потенциально можно увеличить во много раз относительно современных систем.

Недавно появилась технология, которая позволяет переключить магнитное направление с помощью подведения тока не к катушке, через которую пропускается ток и генерируется магнитное поле, а к самой структуре. При этом спины электронов, локализованных в кристаллической решетке структуры, имеющие устойчивую ориентацию стрелочки, начинают взаимодействовать со спинами электронов проводимости, т. е. подведенного тока. Разработка эффективного способа контроля ориентации спинов остается ключевой нерешенной задачей.

«Если мы каким-то образом «расчешем», то есть поляризуем, хаотично ориентированные спины электронов тока проводимости, выстроим их в одном направлении, то спины локализованных электронов это почувствуют и при некоторых условиях переключатся. Наша статья посвящена структуре, содержащей слой рутения и вольфрама. При протекании тока через эти слои спины электронов поляризуются сами собой по правовинтовой системе. Это называется спиновый эффект Холла», — приводит объяснение в пресс-релизе, поступившем в редакцию Indicator.Ru, научный сотрудник Лаборатории пленочных технологий Школы естественных наук ДВФУ Максим Стеблий.

Российским и китайским ученым удалось показать, что магнитные параметры системы можно менять, манипулируя толщиной слоя каждого из материалов. В исследованной системе рутений-кобальт-рутений эффект воздействия тока на намагниченность оказался мал. Однако при добавлении к системе слоя вольфрама появился дополнительный источник спин-поляризованных электронов, что повысило эффективность переключения спинов.

На слой вольфрама исследователи положили слой кобальта и пропустили через систему ток. При необходимых условиях это может привести к тому, что намагниченность слоя кобальта переключается. Результативность подобных эффектов ученые стараются изучить на примере разных материалов, подбирая системы, где он наиболее действенен.

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.