Специалисты из США совершили технологический прорыв, разработав метод производства ультратонких пленок, предназначенных для использования в устройствах памяти. Согласно сведениям издания «Наука Mail», которые базируются на данных из журнала Nature Materials, это открытие позволит оптимизировать работу чипов на основе феррита висмута, существенно снизив их потребление электроэнергии.
Феррит висмута представляет собой класс мультиферроиков — материалов, обладающих уникальным потенциалом для микроэлектроники. Их ключевая особенность заключается в возможности переключать электрическую поляризацию при помощи минимального напряжения для записи информации, в то время как считывание данных происходит магнитным способом. Однако при попытках уменьшить толщину таких слоев возникает критическая проблема: кристаллическая решетка теряет свою целостность, что приводит к затуханию электрической поляризации под влиянием внутренних полей.
Для преодоления этого физического барьера группа ученых применила инновационное решение, использовав в качестве подложки скандат диспрозия. Данный компонент обеспечивает сохранение структуры решетки феррита висмута за счет эффекта сжимающей деформации. При этом дополнительный металлический слой выполняет роль защитного барьера, поглощая паразитные электрические поля и поддерживая стабильную поляризацию.
Благодаря внедрению этой технологии феррит висмута не только удерживает свои мультиферроидные свойства, но и демонстрирует повышенные магнитные показатели. Материал трансформируется в альтермагнетик — состояние, сочетающее в себе физические характеристики ферромагнетика и антиферромагнетика. Такие структуры позволяют проводить быструю интеграцию в системы и генерировать мощный сигнал, необходимый для эффективного считывания информации.
Авторы исследования убеждены, что полученные результаты приближают человечество к созданию вычислительных систем нового поколения, работающих с минимальными затратами энергии. Доцент кафедры инженерии в Брауновском университете Лукас Каретта подчеркнул:
основной целью ученых является освоение методов проектирования материалов с заданными свойствами, которые порой могут превосходить их естественные природные характеристики.
Стоит отметить, что подобные разработки в области обработки данных не являются единичными: ранее эксперты из Сколтеха и МИЭМ ВШЭ представили гибридный метод декодирования сигналов, который позволяет снизить вычислительную нагрузку при реализации на электронных компонентах.
