Подтверждены уникальные свойства магнитных полупроводников

Исследователи, работающие в Национальном Институте Стандартов и Технологий (NIST), США, впервые продемонстрировали наличие ключевых магнитных свойств (в противоположность электронным) в специально изготовленных полупроводниковых устройствах. Это открытие приоткрывает новый путь в проектировании еще более миниатюрных и быстрых устройств хранения информации.

Современные магнитные запоминающие устройства, нашедшие широкое применение в потребительской электронике (MP3-плеерах, видеокамерах, жестких дисках компьютеров), предназначены исключительно для хранения информации; в ее обработке участвуют уже полупроводниковые элементы. Очевидно, что на перемещение данных между этими двумя системами тратится некоторое время, что снижает общее быстродействие. Объединенная группа, в которую входили исследователи из Национального института стандартов и технологий (США), Корейского университета (Южная Корея) и Университета Нотр-Дам (США) утверждает, что в обозримом будущем эту проблему удастся решить.

FerromagnitnoyeSparivaniye_121108.jpg Явление антиферромагнитного спаривания в полупроводниках. Атомы марганца (выделены желтым), располагающиеся в соседних магнитных слоях полупроводника, ориентируют свои спины во взаимно противоположных направлениях рисунок Б.Кирби (B.Kirby).

В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters (J.-H. Chung, S.J. Chung, S. Lee, B.J. Kirby, J.A. Borchers, Y.J. Cho, X.Liu and J.K. Furdyna. Carrier-mediated antiferromagnetic interlayer exchange coupling in diluted magnetic semiconductor multilayers Ga1-xMnxAs/GaAs:Be. Physical Review Letters, (in press), ученые сообщают об успешном завершении эксперимента по регистрации антиферромагнитного спаривания в полупроводниках (показано на рисунке; суть явления состоит в том, что атомы отдельных слоев магнитного полупроводника спонтанно ориентируют свои магнитные моменты в противоположном по отношению к соседнему слою направлении). Для опытов был выбран арсенид галлия (GaAs), в котором часть атомов галлия была замещена марганцем. Теория предсказывала проявление эффекта антиферромагнитного спаривания в тонких пленках такого материала, разделенных слоями немагнитного вещества определенной толщины.

Для проверки предположений теоретиков ученые воспользовались технологией поляризационной нейтронной рефлектометрии. Ее суть сводится к облучению образца пучком частиц и последующему исследованию отраженного излучения. Нейтроны, как известно, обладают магнитным моментом и легко проникают внутрь материала; отраженный поток поляризованных нейтронов предоставляет информацию о состоянии отдельных слоев вещества. По словам исследователей, при низких температурах и небольших напряженностях внешнего магнитного поля, в которое помещали пробу, подтвердилась встречно-параллельная ориентация магнитных моментов атомов соседних слоев полупроводника. А при повышении напряженности все магнитные моменты выстроились параллельно друг другу. На практике это означает возможность создания логики нового типа, которая управляется традиционно (электрическим полем), но при этом изменяемая ориентация спинов позволяет сохранять данные непосредственно в полупроводниковой структуре.

Эффект антиферромагнитного спаривания в металлах являлся базовой концепцией Нобелевской премии по физике за 2007 год, но только теперь этот эффект был подтвержден у полупроводников.

Евгений Биргер

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.5 (2 votes)
Источник(и):

http://www.sciencedaily.com/…25181041.htm

http://science.compulenta.ru/387958/

http://www.nist.gov/