НаукаВысокая энергоэффективность: российские учёные создали структуры для новой электроники...

Высокая энергоэффективность: российские учёные создали структуры для новой электроники — магноники

Российские учёные разработали магнитные гетероструктуры для электроники, которая будет работать на новых принципах — в качестве носителя информации в этом случае выступает спиновая волна. Спин — квантовая характеристика частиц. Учёные создали комбинированный материал, в котором можно управлять спином с помощью электрического или магнитного поля. Приборы, созданные на основе этой технологии, будут обладать рядом преимуществ по сравнению с традиционной полупроводниковой электроникой.

Учёные Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского (СГУ) разработали магнитные гетероструктуры для приборов, которые будут работать на принципах магноники. Такие устройства смогут в будущем заменить традиционную полупроводниковую электронику. Об этом RT сообщили в пресс-службе Минобрнауки России. Результаты исследования опубликованы в Journal of Magnetism and Magnetic Materials.

Как отметили авторы работы, современная полупроводниковая электроника имеет существенные ограничения: низкую скорость обработки информации, высокое энергопотребление, а кроме того, такие устройства способны перегреваться и выходить из строя из-за высокой нагрузки. Поэтому учёные во всём мире ищут альтернативные подходы к хранению, обработке и передаче информации. Важным направлением является магноника, или спиновая электроника: здесь данные передаются не электронами, а спиновыми волнами.

Спин — квантовая характеристика частиц, которая определяет направление вращения электронов и меняется под воздействием магнитного поля. Спиновые волны не нагревают приборы — соответственно, такая техника будет более энергоэкономичной и надёжной. Так, магноника открывает новые возможности для разработки биомедицинских датчиков с повышенной чувствительностью, точностью и безопасностью, энергоэффективных беспроводных коммуникационных систем и сенсорных сетей, для усовершенствования антенн и так далее. Чтобы реализовать всё это на практике, важно подобрать оптимальный волновод, то есть материал, в котором будет распространяться спиновая волна, а также способы управления ею.

Высокая энергоэффективность: российские учёные создали структуры для новой электроники — магноники

Авторы исследования разработали волновод в виде магнитной гетероструктуры, которая состоит из двух магнонных кристаллов, разделённых слоем диэлектрика. Магнонные кристаллы — это магнитные материалы с периодически изменяемым магнитным параметром, который влияет на спиновые волны.

Саратовские физики применили в этом качестве ферритовые плёнки из железо-иттриевого граната толщиной 100 нанометров. На их поверхность методом магнетронного распыления был нанесён слой полупроводникового материала кремния. Для возбуждения и приёма спиновых волн и для приложения напряжения к полупроводнику на поверхности структур были сформированы антенны и контактные площадки из золота.

«Сам волновод, а также периодическая структура на его поверхности (в виде канавок или изменения ширины волновода) создаются методами оптической и электронной литографии», — рассказала RT профессор кафедры нелинейной физики Института физики СГУ, руководитель проекта РНФ «Наноразмерные многофункциональные устройства магнонной логики и резервуарных вычислений на спиновых волнах в периодических магнитных гетероструктурах» Мария Морозова.

Учёные испытали разработку в лабораторных условиях и выяснили, что полученная структура позволяет выделять узкие частотные диапазоны сигнала и управлять ими с помощью как электрического, так и магнитного поля.

«Этот эффект открывает возможность использования многослойных магнитных структур для создания частотно-селективных устройств и устройств пространственного демультиплексирования (разделение принимаемого потока. — RT) сигнала в СВЧ-диапазоне. Магнонные устройства на основе этих структур будут отличаться наноразмерными масштабами, низким энергопотреблением и тепловыделением, а также будут совместимы с полупроводниковой электроникой. Кроме того, такими приборами будет легче управлять — с помощью влияния магнитного и электрического поля», — отметила Мария Морозова.

Источник: russian.rt.com

Новости дня

Вопреки решению о пропуске Олимпиады: борец Мамедов принял индивидуальное приглашение МОК

Шамиль Мамедов вошёл в финальный список спортсменов, которые выступят на Олимпиаде в Париже. Он стал единственным из российских борцов,...

Военное сотрудничество России и КНДР не заметно, но украинцы его отчётливо слышат

В Москве обдумывают способы обхода санкций против Северной Кореи ...

Молдавское вино придает Кишиневу храбрости

Появился новый отказник от антироссийских санкций ...

БРИКС: Вместе с ООН или вместо ООН?

Россия и союзники решили искать справедливости «на стороне» ...

«Очень опасный виток эскалации напряжённости»: в Кремле отреагировали на призывы к снятию ограничений на удары по РФ

Возможное увеличение радиуса применения западных дальнобойных ракет по территории РФ является чистой воды провокацией и новым, очень опасным витком...

«Накрылись травой и камышами»: офицер рассказал, как его подразделение штурмовало остров на Днепре

Прошлой весной офицер из Пскова с позывным Скобарь вместе с сослуживцами отправился на разведку одного из островов в устье...

Воинственные настроения: почему еврочиновники критикуют любые мирные инициативы по Украине

В Брюсселе недовольны визитом премьер-министра Венгрии Виктора Орбана в Москву и его переговорами с Владимиром Путиным. По данным западных...

Москва обеспокоена тем, что миссия ЕС в Армении может стать постоянной

Россия выразила обеспокоенность расширением миссии...

Великобритания разорвала с Россией канал по линии военных ведомств

Великобритания приняла решение разорвать один...

Это также заинтересуетПОХОЖИЕ
Рекомендовано для Вас