Wetenschappers van de Far Eastern Federal University (FEFU) en de Far Eastern Branch van de Russische Academie van Wetenschappen (FEB RAS) ontwikkelden de nanoheterostructuur die bestond uit een nanokristallijne magnetietfilm (Fe ₃ O ₄ ) een siliciumsubstraat bedekken met een extra laag siliciumoxide (SiO ₂ /Si). De magnetische en magnetotransporteigenschappen ervan kunnen helpen bij het ontwerpen van zeer efficiënte hybride halfgeleiderapparaten met nieuwe spintronische elementen. Het gerelateerde artikel is gepubliceerd in de Dagboek van legeringen en verbindingen .

De nieuwe nanoheterostructuur is slechts 75 nm dik en van bijzonder belang, omdat het kan worden gebruikt als een bron van spin-gepolariseerde elektronen voor het halfgeleidersiliciumsubstraat.

De auteurs van het werk beschreven voor het eerst optimale omstandigheden voor de vorming van films die alleen Fe . bevatten ₃ O ₄ nanokristallen. Het kristalrooster in deze structuren heeft een bepaalde voorkeursoriëntatie tegen het Si-substraat dat de kristallijne textuur wordt genoemd.

"Reactieve depositie is al bewezen als een effectieve methode voor de productie van nanofilms. In ons werk, we gebruikten de reactieve afzetting van ijzer in een zuurstofatmosfeer. We bestudeerden het effect van de structuur en morfologie van Fe ₃ O ₄ nanofilms op hun magnetische en elektrische eigenschappen. We beschreven de omstandigheden waaronder de beste films kunnen worden verkregen en verder kunnen worden gebruikt in apparaten die werken op basis van spin-gepolariseerde elektroneninjectie in silicium via een ultradunne laag SiO ₂ . De resultaten van ons fundamenteel onderzoek kunnen, daarom, op grote schaal worden gebruikt in de toegepaste natuurkunde, " Zei Vyacheslav Balashev. Balashev is een ingenieur bij de afdeling Fysica van Laagdimensionale Structuren, School voor Natuurwetenschappen, FEFU, en senior onderzoeker bij het Laboratorium voor Hybride Structuren, Instituut voor automatisering en controleprocessen, FEBRUARI RAS.

Elektronenspinpolarisatie is veel effectiever in de nieuwe structuur dan in de films van andere magnetische materialen. Dit zal helpen om spin-injectoren voor spintronic-apparaten te maken.

"Wetenschappers van over de hele wereld hebben de magnetische en geleidende eigenschappen van Fe . bestudeerd ₃ O ₄ nanodeeltjes en dunne films gedurende twee decennia vanwege de theoretisch voorspelde 100% elektronenspinpolarisatie. Dit is een perfecte eigenschap voor spintronische apparaten die pure spinstroom (een efficiëntere analoog van elektrische stroom) nodig hebben voor hun werking. De spinstroom wordt bepaald door de overdracht van elektronenspin, niet opladen. Daarom, spintronic-apparaten verliezen geen energie bij Joule-verwarming, "Alexander Samardak, een assistent-professor van de afdeling Computersystemen, School voor Natuurwetenschappen, FEFU, commentaar.

Volgens de wetenschapper de hoge spinpolarisatie van magnetiet is nog niet experimenteel bevestigd, maar er zijn enkele veelbelovende studiegebieden op dit gebied, inclusief de ontwikkeling van magnetietfilms met een bepaalde kristallijne textuur op halfgeleidersubstraten. De kristalstructuur bepaalt de magnetische en magnetotransporteigenschappen van nanofilms. Al dit onderzoek brengt wetenschappers dichter bij het creëren van zeer efficiënte injectoren van pure spinstroom die kunnen worden gebruikt in hybride apparaten op basis van halfgeleiders en magnetische materialen.

"Moderne elektronica heeft bijna zijn grenzen bereikt. Het is onmogelijk om de grootte van de functionele elementen verder te verkleinen vanwege een aantal fysieke beperkingen. Ik geloof dat de integratie van Si-gebaseerde elektronica en energiezuinige spintronica om de hoek ligt, " besluit Alexander Samardak.