Американские ученые совершили прорыв в области разработки компонентов памяти, предложив метод производства сверхтонких пленок. Как сообщает издание «Наука Mail» со ссылкой на статью в журнале Nature Materials, это открытие позволит модернизировать чипы на основе мультиферроидного феррита висмута, сделав их более энергоэффективными.
Мультиферроики представляют собой крайне перспективный класс материалов для создания вычислительных систем с низким потреблением энергии. Особенность таких веществ заключается в возможности кодировать информацию с помощью переключения электрической поляризации при минимальном напряжении, в то время как процесс считывания данных происходит магнитно. Однако при попытках уменьшить толщину подобных слоев возникает серьезная техническая преграда: кристаллическая решетка теряет свою целостность, из-за чего электрическая поляризация под влиянием внутренних полей начинает быстро затухать.
Чтобы преодолеть этот барьер, специалисты из Брауновского университета применили нестандартное решение — использование подложки из скандата диспрозия. Благодаря эффекту сжимающей деформации, данный материал позволяет ферриту висмута удерживать правильную структуру решетки. Кроме того, внедрение дополнительного металлического слоя помогает нейтрализовать нежелательные электрические поля и стабилизировать необходимую поляризацию.
Такой подход принес двойной результат: помимо сохранения мультиферроидных свойств, материал получил усиленные магнитные характеристики. Феррит висмута трансформировался в альтермагнетик — уникальное состояние, объединяющее в себе свойства ферромагнетика и антиферромагнетика. Подобные вещества характеризуются сильным сигналом для считывания информации и могут быть оперативно внедрены в существующие технологические процессы.
По мнению разработчиков, данное исследование закладывает фундамент для появления вычислительной техники нового поколения, работающей на сверхнизких энергозатратах. Доцент кафедры инженерии в Брауновском университете Лукас Каретта подчеркнул:
целью команды является освоение технологий проектирования материалов с заданными параметрами, которые порой даже превосходят их природные свойства.
Стоит отметить, что в сфере оптимизации передачи данных уже есть и другие достижения: так, специалисты из Сколтеха и МИЭМ ВШЭ ранее представили гибридный метод декодирования кодов, который существенно снижает вычислительную нагрузку на электронные компоненты.
