Открытие ученых может стать основой для проектирования электронных устройств, управляемых магнитным полем, а также улучшить функциональность существующих датчиков магнитного поля

Ученые Института физики им. Л.В. Киренского Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) обнаружили высокую чувствительность электронов к магнитному полю при их перемещении в гибридных структурах, состоящих из ферромагнетика, полупроводника и оксида. Благодаря этому свойству можно построить электронные устройства, управляемые магнитным полем, а также расширить возможности существующих магнитных датчиков. Результаты исследований опубликованы в журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials.

Многие исследователи рассматривают материалы в которых сочетаются «классический» полупроводник, оксид и ферромагнитный металл, как перспективные структуры для применения в спиновой электронике. Способностью полупроводников пропускать электрический ток можно легко управлять, вводя примеси, изменяя температуру, электрическое поле, или осуществляя оптическое воздействие. Свойства магнитных структур отличаются энергонезависимостью и устойчивостью к изменениям. Комбинирование магнитов и полупроводников может дать целый ряд преимуществ при построении электронных устройств и стать базой для разработки устройств электроники, работающих на новых принципах.

Красноярские физики обнаружили высокие показатели магнитного сопротивления в гибридных структурах, состоящих из металла (ферромагнетик), оксида и кремниевой подложки (полупроводник). Помимо этого, исследователи обнаружили, что электрическое сопротивление в такой структуре может изменяться в ответ на оптическое воздействие, а напряжением можно управлять с помощью магнитного поля.

Суть наблюдаемых эффектов связана с тем, что при перемещении электроны гибридных структур становятся чувствительными к магнитному полю. Благодаря этой особенности возможно создавать материалы с заданными магнитотранспортными свойствами и изготавливать сенсоры магнитного поля и оптического излучения, интегрированные в современные электронные устройства.

«В гибридных структурах можно ожидать проявление новых механизмов магнитозависимых транспортных явлений, включая управление спиновым током. Последнее принципиально при создании устройств спиновой электроники – новой, бурно развивающейся области науки и техники. Немаловажно, что гибридные структуры на основе полупроводников, полностью совместимы с КМОП-технологией (комплементарная структура металл-оксид- полупроводник) – по сути основой всей современной электроники», – рассказал доктор физико-математических наук, профессор, директор ФИЦ КНЦ СО РАН Никита Волков.

Подобные эффекты в таких композициях никто ранее не наблюдал. Открытие ученых может стать основой для проектирования электронных устройств, управляемых магнитным полем, а также улучшить функциональность существующих датчиков магнитного поля. Сейчас красноярские ученые продолжают исследования электротранспортных свойств в гибридных структурах, других составов и конфигураций. Работа выполняется при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Правительства Красноярского края и Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности.