Поделиться
В России разработан материал для энергоэффективной электроники нового поколения
Российские ученые впервые вырастили кристаллы оксида галлия с железом, которые обладают магнитными свойствами при комнатной температуре. Для спинтроники нужны полупроводники, одновременно управляющие электрическими и магнитными параметрами. Новый материал может лечь в основу устройств с высокой энергонезависимостью.
Создание материала
Создан материал для энергоэффективной электроники нового поколения, пишет ТАСС. Кристаллы оксида галлия, легированные железом, проявили магнитные свойства при комнатной температуре.
Ученые из Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ», Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе Российской академии наук (ФТИ им. Иоффе РАН) и Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) впервые синтезировали кристаллы оксида галлия, легированные железом, которые проявляют магнитные свойства при комнатной температуре. Это открывает путь к созданию новых видов сверхэффективной памяти для электронных устройств будущего, сообщили в пресс-службе вуза.
Применение на практике принципов спинтроники для электронных устройств требует создания полупроводниковых материалов, в которых возможно управлять не только электрическими, но и магнитными характеристиками. Такие материалы позволят создавать новые типы памяти, которые будут характеризоваться высокой энергонезависимостью и энергоэффективностью. К перспективным полупроводниковым материалам спинтроники можно отнести оксид галлия. Этот широкозонный полупроводник в 2026 г. рассматривают как перспективную замену кремнию в силовой электронике, там, где приходится управлять высокими напряжениями с малыми потерями.
Свойства оксида
Однако магнитные свойства данного оксида пока не были достаточно исследованы. Группа исследователей впервые исследовала магнитные свойства кристаллов оксида галлия легированных железом. Ранее железо рассматривалось лишь как лиганд, способный скомпенсировать электронную проводимость в оксиде галлия, для чего делались его малые добавки. Результаты данного исследования опубликованы в журнале «Физика твердого тела».
«Наша команда впервые вырастила раствор-расплавным методом монокристаллы оксида галлия, сильно легированные железом. В полученных кристаллах мы выявили признаки магнитного упорядочения при комнатной температуре», — отметил профессор кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ», старший научный сотрудник лаборатории физики профилированных кристаллов ФТИ им. Иоффе РАН Камиль Гареев.
Со слов профессора СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и ведущего научного сотрудника лаборатории физики профилированных кристаллов ФТИ им. Иоффе РАН Петра Харитонского, кристаллы получали раствор-расплавным методом: из расплава смеси оксидов молибдена и галлия с добавлением гидроксида железа в специальной камере. Строение образцов изучали рентгеновской дифракцией, магнитные свойства измеряли на вибрационном магнитометре, а поведение материала затем воспроизводили микромагнитным моделированием с применением оригинальной теоретической модели.
Рентгеновская дифракция показала, что железо частично замещает галлий в кристаллической решетке, не меняя ее строения. Магнитометрия при комнатной температуре зафиксировала признаки магнитного упорядочения, а моделирование позволило предположить, что оно сосредоточено в узкой области у границы двойникования (то есть срастания половин кристалла), где концентрация железа, предположительно, больше всего.
Основа для электронных приборов
«В нашей работе мы сделали шаг к тому, что чтобы оксид галлия приобрел ферромагнитные свойства и в будущем мог стать основой для электронных приборов, действующих на принципах спинтроники, что позволит обеспечить быструю коммутацию энергии в линиях высокого напряжения, а также надежное магнитное хранение данных на одном кристалле», — отметил заведующий лабораторией физики профилированных кристаллов ФТИ им. Иоффе РАН Владимир Николаев.
Короткая ссылка
