Исследование открывает новые перспективы спинтронной памяти

В спинтронных запоминающих устройствах данные кодируют, изменяя спин электронов под воздействием поляризованного электрического тока. Чтобы лучше понять, как это происходит, команда специалистов в области материаловедения из Дрексельского университета (Филадельфия, штат Пенсильвания) подвергла тщательному исследованию структуру, состав и магнитные свойства тонкопленочного слоистого оксидного материала, который считается перспективным для применения в будущей спиновой памяти.

Этот материал был синтезирован в Иллинойсском университете (Урбана-Шампань). Для его исследования в Дрекселе использовали сканирующую трансмиссионную электронную микроскопию, спектроскопию характеристических потерь энергии электронами и другие методы, позволяющие с высоким разрешением наблюдать процессы в материале на пересечении слоев.

Они обнаружили неоднородную электрическую поляризацию – ферроэлектрические свойства у части этого материала. Важность этого наблюдения, по мнению участников работы, состоит в том, что в спинтронных устройствах магнитные свойства можно будет настраивать локально.

Авторы также использовали квантовомеханические расчеты для моделирования различных зарядовых состояний, чтобы объяснить поведение структур, наблюдаемых под микроскопом. Эти модели помогли обнаружить ключевые связи между структурой и химией материала и его магнитными свойствами.

«Электронные устройства постоянно уменьшаются в размерах. Понимание этих материалов в атомарном масштабе позволит нам управлять их свойствами, уменьшать энергопотребление и увеличивать плотность записи. Наша дальняя цель, это конструирование материалов с атомного и до макроуровня предсказуемым образом. И эта работа – шаг вперед в данном направлении,» – заявил Митра Тагери (Mitra Taheri), адъюнкт-профессор Дрекселя, возглавляющий исследовательскую группу, и ведущий автор статьи, которая по итогам работы была опубликована в Nature Communications.