Магнитные пленки германида марганца. Фото Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН
Красноярские ученые отработали технологию выращивания пленок германида марганца и исследовали его магнитные и физические свойства. Полученный материал перспективен для проектирования и разработки магнитокалорических, спинтронных и спин-калоритронных устройств на кремниевой платформе. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Science.
Наполняющие наш быт электронные устройства потребляют все больше энергии. Решением проблемы может стать переход к устройствам спинтроники, которые в своей работе используют спиновые степени свободы электронов. Благодаря этому возможны общее снижение энергопотребления, улучшение скорости работы оперативной памяти и расширение возможностей обработки данных. Поиск подходящих ферромагнитных материалов для спиновых устройств является сложной задачей, поскольку такие материалы должны быть совместимы с доминирующей в полупроводниковой промышленности кремниевой технологией, иметь высокую температуру перехода в ферромагнитное состояние и высокую спиновую поляризацию электронов, а также удовлетворять ряду других требований.
В качестве подходящего материала красноярские ученые выбрали германид марганца, обладающий рядом полезных свойств, среди которых изменение температуры под действием внешнего магнитного поля. Это называется магнитокалорический эффект (МКЭ), и важно, что в данном случае он проявляется при комнатной температуре. Красноярские исследователи отработали технологию получения пленок германида марганца. Для этого они подобрали состав буферного слоя с добавкой кремния, толщина которого около 10 нанометров. Для получения пленок использовали метод молекулярно-лучевой эпитаксии, с помощью которого атомы материала встраиваются в кристаллическую решетку образца.
«В магнитокалорических материалах часто используются редкоземельные атомы. Все, так или иначе, стараются уменьшить их использование. Марганца и германия в земной коре много, поэтому наш материал — это неплохая альтернатива. К тому же германид марганца обладает свойствами, которые могут пригодиться в разных сферах. Во-первых, он проводник. Во-вторых, он ферромагнетик. У него есть магнитные свойства, которые можно использовать в области спинтроники, где нужен именно магнитный момент. И еще он проявляет магнитокалорический эффект. То есть он меняет свою температуру при изменении намагниченности», — рассказывает Анна Лукьяненко, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН.
Анна Лукьяненко, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН. Фото Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН
Полученные пленки стабильно работают при комнатной температуре. Это значит, что их уже можно использовать во многих устройствах. Например, в датчиках для сигнализации и элементах управления «умным домом».
Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».
Информация и фото предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»