Разработаны новые мультиферроидные материалы, устройства, интегрированные с кремниевыми микросхемами.

Мультиферроидные материалы обладают как сегнетоэлектрическими, так и ферромагнитными свойствами.«Эти мультиферроидные материалы дают возможность переключать магнетизм материала с помощью электрического поля или переключать его электрическую полярность с помощью магнитного поля, что делает их очень привлекательными для использования в энергонезависимых запоминающих устройствах следующего поколения с низким энергопотреблением», — говорится в сообщении. Доктор Джей Нараян, заслуженный профессор кафедры материаловедения и инженерии имени Джона С. Фана в штате Северная Каролина и старший автор двух статей, описывающих эту работу.

Исследователи ранее знали, что можно создать мультиферроидный материал, наслоив титанат бария (BTO), который является сегнетоэлектриком, и оксид магния лантана-стронция (LSMO), который является ферромагнитным. Но эти «двухслойные» тонкие пленки были непригодны для крупномасштабного использования, потому что они не могли быть интегрированы в кремниевый чип — составляющие элементы тонких пленок диффундировали бы в кремний.Но команда Нараяна продвинула работу в двух направлениях.

Во-первых, путем разработки метода придания БТО ферромагнитных свойств, что делает его мультиферроиком без необходимости использования LSMO; во-вторых, проявлением буферных слоев, которые можно использовать для интеграции мультиферроика BTO или мультиферроика BTO / LSMO в двухслойную пленку на кремниевом кристалле.Чтобы сделать BTO мультиферроиком, исследователи использовали мощный наносекундный импульсный лазер для создания в материале дефектов, связанных с кислородными вакансиями. Эти дефекты создают ферромагнитные свойства в BTO.

Буферные слои представляют собой нитрид титана (TiN) и оксид магния (MgO). TiN выращивается в виде монокристалла на кремниевой подложке. Затем MgO выращивают в виде монокристалла на TiN. Затем на MgO наносится двухслойная пленка BTO / LSMO.

Полученные буферные слои позволяют мультиферроику эффективно функционировать, не диффундируя в кремний и не разрушая кремниевые транзисторы.«Мы уже изготовили прототипы устройств памяти, используя эти интегрированные мультиферроидные материалы, и сейчас тестируем их», — говорит Нараян. «Затем мы начнем искать отраслевых партнеров для перехода к производству».

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *