Японські фізики знайшли перспективний спосіб оборотного перетворення парамагнітного напівпровідникового матеріалу в феромагнітний

Феромагнетизм, нагадаємо, передбачає мимовільне упорядкування спінів електронів, яке спостерігається в певному інтервалі температур в металах начебто заліза і кобальту. Парамагнетики, навпаки, проявляють себе як немагнітні матеріали, поки їх не поміщають у зовнішнє поле, компенсаційна спини. Кремній, найбільш поширений з напівпровідників, відноситься саме до парамагнетиків.

Автори взяли інший напівпровідниковий матеріал, діоксид титану, і додали до нього кобальт, отримавши з’єднання Ti0,90Co0,10O2. У звичайних умовах спини електронів у кожному іони кобальту вирівнюються, але іони орієнтуються хаотично, чого і слід було очікувати від парамагнетика. У проведеному японцями експерименті на зразок подавалося напруга, в його обсяг потрапляли «додаткові» електрони, які, так би мовити, переносили інформацію про направлення спінів від одного іона до іншого, і матеріал ставав феромагнетиком.

Новаторським цей досвід не назвеш, оскільки можливість такої зміни магнітних властивостей напівпровідникового матеріалу була продемонстрована ще в 2000 році. Цікавою нову роботу роблять особливості експериментальної методики: якщо одинадцять років тому перехід між магнітними станами відбувався при температурі 25 До і напрузі в 125 В, то зараз температура відповідала кімнатної, а після прикладання білої тканини різниця потенціалів дорівнювала 4 Ст.

На думку авторів, виявлений ними зручний спосіб керування магнітними властивостями повинен сприяти розвитку магніторезистивної оперативної пам’яті.

Елементи такої пам’яті формуються з двох феромагнітних шарів, розділених тонким шаром діелектрика, причому електричне опір комірки змінюється в залежності від орієнтації намагниченностей в шарах. Зазвичай однакову орієнтацію, відповідну меншого опору, інтерпретують як «0», а стан з більше високим опором — як «1».

Для запису інформації в комірку доводиться використовувати комбінацію магнітного поля і струму. Якщо спини можна буде «перевертати», подаючи напругу, магниторезистивная оперативна пам’ять стане набагато привабливішою розробкою.

Результати досліджень опубліковані в статті:

Y. Yamada, K. Ueno, T. Fukumura, H. T. Yuan, H. Shimotani, Y. Iwasa, L. Gu, S. Tsukimoto, Y. Ikuhara and M. Kawasaki Electrically Induced Ferromagnetism at Room Temperature in Cobalt-Doped Titanium Dioxide. – Science. – 27 May 2011. –
Vol. 332. – no. 6033. – pp. 1065-1067; DOI: 10.1126/science.1202152.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *