Ученые Дальневосточного федерального университета и НИЦ «Курчатовский институт» представили новый двумерный материал — одноатомный слой альтермагнетика. Это достижение открывает перспективы для создания вычислительных устройств с низким потреблением энергии.
Российские исследователи синтезировали и изучили принципиально новый материал, представляющий собой двумерный альтермагнетик толщиной в один атомный слой. Работа ученых Института наукоемких технологий и передовых материалов ДВФУ и НИЦ «Курчатовский институт» получила признание и вошла в десятку главных научных открытий года по версии Российского научного фонда.
Раньше существовало два основных типа магнитных материалов: ферромагнетики и антиферромагнетики. Недавно открытый класс альтермагнетиков совмещает важные свойства обоих типов, что раньше представлялось маловероятным. Такие материалы способны генерировать сильные спиновые сигналы, не создавая при этом мешающих паразитных магнитных полей, которые осложняют работу наноэлектроники. Однако для применения в современных технологиях необходимо было получить подобные материалы в ультратонком, монослойном виде, который совместим с кремниевой основой. Эту задачу удалось решить.
Специалисты вырастили на кремниевой подложке тонкие пленки на основе редкоземельного элемента гадолиния, постепенно уменьшая их толщину от сотен атомных слоев до одного. Полученные одноатомные пленки продемонстрировали все основные свойства альтермагнетиков. Переход к двумерной форме позволил зафиксировать очень высокие спиновые сигналы. Для различных практических задач исследователям удалось получить как металлические, так и полупроводниковые версии этого материала.
В процессе работы была также создана технология формирования подобных редкоземельных альтермагнитов на основе германия. Разработанные методики делают возможным создание спинтронных устройств, обрабатывающих информацию не с помощью заряда электрона, а с помощью его спина. Это может лечь в основу нового поколения микропроцессоров и чипов памяти. Подобные устройства смогут потреблять очень мало энергии и работать на высоких скоростях, которые трудно достижимы для классической электроники.
