Ученые Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта в международной коллаборации выполнили новаторское исследование магнитных характеристик металлических соединений в ультратонких слоях. В ходе работы зафиксированы неизвестные ранее явления формирования спинтронных структур, основанных на управлении магнитными моментами электронов. Так, при добавлении молибденового покрытия к многослойным структурам кобальт-железо-бора учёные выявили важнейший для современных технологий эффект перпендикулярной магнитной анизотропии.
Перспективы спинтроники
Спинтроника — динамично развивающаяся отрасль наноэлектроники, использующая спин электронов для обработки информации. Устройства на её основе обеспечивают рекордную плотность хранения данных, минимальное энергопотребление и создают энергонезависимые ячейки памяти. Реализация таких решений требует материалов с особыми магнитными параметрами, включая перпендикулярную магнитную анизотропию. Это свойство позволяет намагничивать ультратонкие плёнки перпендикулярно их поверхности. Однако изучение явления затруднено микроскопическими размерами структур и граничными эффектами, что стимулирует поиск новых подходов.
Международный эксперимент с атомарной точностью
Специалисты БФУ совместно с учеными Швеции, Франции и Германии разработали уникальную методику. Они создали многослойные металлические плёнки и в режиме реального времени анализировали их магнитные свойства с помощью нейтронного рефлектометра, оснащенного компактной камерой осаждения. Технология включает облучение образца нейтронными пучками, а анализ их отражения фиксирует магнитные характеристики каждого слоя.
Лазерные технологии и нейтронный контроль
Нанесение слоёв осуществляется методом лазерного напыления: тончайшие покрытия материалов формируются на кремниевой подложке с точностью до миллионных долей миллиметра. После добавления каждого слоя производится нейтронное сканирование, выявляющее изменения магнитной структуры с атомарным разрешением, что обеспечивает беспрецедентную детализацию процессов.
Прорывное открытие свойств
Эксперименты с кобальт-железо-борными плёнками показали: добавление молибденового слоя создаёт выраженную перпендикулярную магнитную анизотропию. Эффект обусловлен влиянием тяжёлых атомов молибдена на ориентацию магнитных частиц. Данное свойство является ключевым для создания новейших спинтронных устройств.
Взгляд эксперта
«Наши наблюдения формирования критически важных магнитных свойств на межслойных границах открывают путь к революционным решениям в хранении данных и энергоэффективной электронике. Успех достигнут благодаря передовым инструментам и международному партнёрству», — отметил Пётр Швец, кандидат физико-математических наук, руководитель лаборатории сложных оксидов БФУ имени Иммануила Канта.
Источник: indicator.ru
