Специалисты из США совершили прорыв в области материаловедения, разработав технологию производства сверхтонких пленок, предназначенных для использования в устройствах памяти. Согласно сведениям издания «Наука Mail», опирающимся на свежую публикацию в журнале Nature Materials, данное открытие позволит существенно модернизировать чипы на основе феррита висмута, сделав их гораздо более экономичными в плане потребления энергии.
Феррит висмута представляет собой мультиферроик — класс материалов, который считается крайне перспективным для разработки микросхем с низким энергопотреблением. Уникальность таких структур заключается в возможности переключать электрическую поляризацию при помощи минимального напряжения для записи информации, в то время как процесс считывания данных происходит магнитно. Однако на практике ученые столкнулись с серьезным препятствием: при попытке уменьшить толщину материала его кристаллическая решетка деформируется и теряет исходную структуру, из-за чего электрическая поляризация под влиянием внутренних полей начинает затухать.
Чтобы преодолеть этот технический барьер, научная группа предложила применять в качестве подложки скандат диспрозия. Этот компонент обеспечивает стабильность решетки феррита висмута за счет возникновения сжимающей деформации. Кроме того, дополнительный металлический слой эффективно поглощает паразитные электрические поля, тем самым поддерживая необходимый уровень поляризации.
Внедрение этой методики позволяет ферриту висмута не только сохранить свои ключевые мультиферроидные свойства, но и обрести превосходные магнитные параметры. Материал трансформируется в альтермагнетик — состояние, объединяющее характеристики ферромагнетика и антиферромагнетика. Такие соединения отличаются способностью к быстрой интеграции в системы и выдают мощный сигнал, что критически важно для оперативного считывания данных.
По мнению авторов исследования, этот успех приближает использование мультиферроиков в вычислительных системах будущего, работа которых будет требовать минимальных энергетических затрат. Доцент кафедры инженерии в Брауновском университете Лукас Каретта подчеркнул:
приоритетной целью ученых является освоение методов проектирования материалов с заданными свойствами, которые порой могут даже превосходить природные аналоги.
Стоит отметить, что подобные разработки в сфере обработки данных не единичны: ранее специалисты из Сколтеха и МИЭМ ВШЭ представили гибридный метод декодирования сигналов, который позволяет снизить вычислительную нагрузку при реализации на электронных компонентах.
