21 января 2019, понедельник, 00:11
Facebook Twitter VK.com Telegram

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

СКОЛКОВО

РЕГИОНЫ

27 июня 2018, 10:17

Разработан двумерный магнит из кремниевого аналога графена

Одно из наиболее перспективных направлений научных исследований, которое позволяет уменьшить размер и понизить тепловыделение электронных устройств, – спинтроника. Российские физики получили новый класс двумерных кремниевых магнитов – спинтронных материалов, которые могут лечь в основу прорывных технологий хранения и передачи информации. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Полученные результаты опубликованы в журнале Nature Communications, кратко о них рассказывается в пресс-релизе РНФ.

В отличие от обычной электроники, спинтроника использует для хранения и передачи информации не только заряд электрона, но и его спин (одно из его квантовых свойств). Работа со спином может привести к созданию принципиально новых транзисторов, элементов компьютерной памяти, логических элементов. «Перспектива создания ультракомпактной спинтроники – альтернативы современной электронике – обуславливает поиск магнетизма в низкоразмерных системах. Мы открыли целый класс двумерных магнитов – новых материалов спинтроники», – рассказал автор исследования, доктор физико-математических наук, профессор Вячеслав Сторчак, начальник лаборатории новых элементов наноэлектроники Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий (нано-, био-, инфо-, когнитивных и социогуманитарных технологий).

Традиционная спинтроника использует обычные (3D) магнитные материалы, чтобы управлять спином электрона. В то же время перспектива создания ультракомпактной спинтроники, совместимой с распространенной планарной технологией, придает значительный импульс исследованиям магнетизма в низкоразмерных системах. В последние годы был достигнут значительный прогресс в инжиниринге магнетизма в 2D-материалах за счет внешних факторов, таких как дефекты или эффект близости. Необходимые для приложений 2D-материалы с внутренне присущим им магнетизмом оставались неизвестны до недавнего открытия ферромагнетизма в нескольких монослоях Ван-дер-Ваальсовых кристаллов на основе хрома.

Для детектирования магнетизма на таком уровне пришлось использовать оптические методы с исключительно высокой чувствительностью. Данное открытие привело к активному поиску 2D-магнитов с сильным ферромагнетизмом, измеримым стандартными магнетометрами, с сопутствующими полезными свойствами. Особенно важно, что эти магниты совместимы с современной полупроводниковой технологией. Недавно российским физикам удалось открыть новый класс 2D-материалов с ферромагнитными свойствами на основе силицена.

Силицен – кремниевый аналог знаменитой двумерной формы углерода, графена, который был открыт в 2008 году. Силицен, 2D-материал, естественно интегрируемый с кремниевой технологией, в теории должен быть идеальной платформой для спиновых явлений и приложений спинтроники. У графена и силицена  атомы уложены в один слой шестиугольников, напоминающий пчелиные соты, но если у графена этот слой плоский, то шестиугольники силицена «гофрированные». Монослой силицена сильно реагирует с окружающими материалами, поэтому экспериментировать с ним непросто. Российские физики разработали методику, позволяющую синтезировать слои силицена различной толщины, сопряженные с 2D-решетками редкоземельных элементов. Чередующиеся 2D-слои силицена и атомов редкоземельных металлов удалось синтезировать, используя молекулярно-лучевую эпитаксию – наращивание одного кристаллического монослоя поверх другого в сверхвысоком вакууме. Атомы металла направлялись на нагретую кремниевую поверхность. Чтобы в дальнейшем избежать взаимодействия силицена с воздухом, полученный материал защищали тонким слоем оксида кремния. Такой подход можно использовать и для синтеза монослоев других аналогов графена, например, германена, состоящего из атомов германия.

Схематическое представление экспериментов. Синтез силиценовых структур
(a). В результате возникает многослойный (b) или однослойный (c)
силицен. В зависимости от числа слоев происходит переход от объемного
антиферромагнитного состояния (d) к ферромагнитному (e); температура
ферромагнитного перехода имеет характерную зависимость от магнитного
поля (e). В качестве атомов металла (M) можно использовать такие
редкоземельные элементы, как гадолиний или европий. Источник: Вячеслав
Сторчак

Основной результат работы – открытие того, что слоистые структуры, образованные силиценом, сопряженным с 2D-решетками редкоземельных элементов, демонстрируют сильный 2D-ферромагнетизм в пределе одного или нескольких монослоев. В отличие от материалов на основе хрома, ферромагнетизм в силиценовых материалах возникает из антиферромагнетизма родительского 3D-соединения. Открытые редкоземельные магниты проявляют и другие отличительные черты: намного большую чувствительность температуры перехода к слабым магнитным полям (характерное свойство 2D-ферромагнетизма) и значительный магнитный момент, дающий возможность исследования с помощью обычных магнетометров.

«Открытие первого класса 2D-магнитов, совместимых с кремниевой технологией, может значительно повлиять на различные области науки и технологии, – подытожил Вячеслав Сторчак. – Опубликованные результаты могут служить новой платформой для исследования двумерных явлений в слоистых структурах. Это одно из очень немногих исследований силиценовых материалов, где удалось пойти дальше структурных исследований, и, возможно, первое, где удалось экспериментально продемонстрировать определяющую роль силиценовой решетки. Структура силиценовых магнитов замечательно подходит для создания различных гетероструктур на кремнии, что может найти применение в создании новых элементов электроники».

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Loading...
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi Адыгея акустика Александр Лавров альтернативная энергетика «Ангара» антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика аутизм Африка бактерии бедность библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса Византия викинги вирусы военная полиция Вольное историческое общество воспитание Вселенная вулканология гаджеты генетика география геология геофизика глобальное потепление гравитация грибы грипп дельфины демография демократия дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение змеи зоопарк зрение Иерусалим изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам исламизм исследования история история искусства история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура картография католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ кельты киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор космос криминалистика культура культурная антропология Курская область лазер Латинская Америка лексика лженаука лингвистика Луна льготы мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования Международный арбитражный суд в Гааге местное самоуправление Металлургия метеориты микробиология микроорганизмы Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг моллюски Монголия музеи НАСА насекомые наука научный юмор неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны облачные технологии обучение общество одаренные дети онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты педагогика перевод персональные данные планетология погода подготовка космонавтов политика право преподавание истории приматы продолжительность жизни происхождение человека Протон-М психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы РадиоАстрон ракета растения РБК РВК РГГУ религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Российская империя Русал русский язык рыбы Сергиев Посад сердце Сингапур сланцевая революция смертность СМИ Солнце сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология финансовый рынок фольклор химия христианство Центр им.Хруничева черные дыры школа эволюция экология эмбриональное развитие эпидемии эпидемиология этнические конфликты этология Юпитер ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 495 980 1894.
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.