Наномагниты рисуют ионным лучом

Инженеры и физики из дрезденского Центра Гельмгольца (HZDR) и Технического университета (TU Dresden) разработали новый способ производства элементов спинтронных схем — путём прямой записи наномагнитов на слои сплава железа и алюминия. «Применяя хорошо сфокусированный ионный пучок как магнитный стилус, мы можем можем быстро генерировать прототипы со сложной магнитной геометрией», — заявил доктор Рантей Бали (Rantej Bali).

Этот метод впервые позволяет обойтись без громоздких и неудобных масок. Другим его преимуществом является то, что наномагниты создаются интегрированными в проводящий слой — это облегчает разработку спинтронных устройств.

Само по себе железо ферромагнитно, т.е. все его электронные спины ориентированы в одном направлении. Но в сплаве с алюминием, многие атомы железа имеют в своём непосредственном окружении атомы алюминия. Это разъединяет их спины и делает материал парамагнитным.

Бомбардировка ионами вносит хаос в расположение атомов сплава. В результате, некоторые атомы железа сближаются и их спины вступают во взаимодействие, создавая островки, обладающие ферромагнитными свойствами.

Такая технология позволяет создавать магнитные структуры с очень высокой детализацией. Теоретически, к образованию наномагнита в сплаве Fe60Al40 может приводить попадание даже одного-единственного иона. «По нашим расчётам, один ион может смещать до трех сотен атомов», — сообщает Бали в посвящённой этому достижению статье онлайнового журнала Scientific Reports.

В описываемых экспериментах ученые сканировали образец пучком, диаметр которого составлял два нанометра, создавая ферромагнитные полоски, разделённые узкими парамагнитными промежутками. По мнению доктора Грегора Главачека (Gregor Hlawacek), оптимизация интенсивности ионного пучка позволит в дальнейшем получать ещё более тонкую и точную магнитную структуру, включая гибкие каналы для транспортировки спиновых зарядов, необходимые для различных спинтронных устройств.