Переключение магнитных свойств при помощи электрического поля
 К сожалению, при повышении плотности транзисторов, повышается и тепловой поток, который необходимо отводить во внешнюю среду. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Излишний нагрев – одна из основных проблем, с которой сталкивается наука в рамках попыток оптимизировать работу микроэлектронных устройств. С повышением плотности расположения отдельных транзисторов на кристалле и переходом к трехмерной архитектуре проблемы борьбы с излишним выделением тепла становятся на первое место. Сейчас с ней удается бороться при помощи специфических радиаторов и систем охлаждения, но, так или иначе, тепло ограничивает и так не бесконечные возможности кремниевой микроэлектроники.
Один из способов, предложенный исследователями для решения этой задачи, - использование для управления устройствами исключительно электрического поля. Такой подход мог бы обеспечить значительно меньший омический нагрев, как и более экономичное потребление энергии, в отличие от технологий, используемых на сегодняшний день. Потенциальный интерес к данной методике возродил в науке попытки исследования магнитоэлектрических веществ, в которых магнитные свойства могут управляться электрическим полем и наоборот. В особенности внимание исследователей сфокусировано на мультиферроиках, которые способны осуществлять фазовые переходы (реализуя магнитный или электрический дальний порядок) под воздействием внешнего поля. К сожалению, прямой магнитоэлектрический эффект крайне мал в большинстве материалов, таким образом, у «прямого подхода» (т.е. управления свойствами вещества посредством поля напрямую) нет никаких перспектив на практике, тем более в широко распространенных потребительских устройствах.
Но группа ученых из Германии нашла «обходной» путь. Они предложили использовать вещества с различными типами магнитных и электрических свойств в качестве отдельных прослоек, суммарный эффект от которых позволяет управлять отдельными элементами интегральной схемы. Результаты их работы, в рамках которой ученые продемонстрировали практический пример использования предложенного подхода, были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
В своем эксперименте исследователи использовали тонкие пленки магнитоэлектрического вещества и феррита висмута – материала, проявляющего как сегнетоэлектрические, так и антиферромагнитные свойства, причем при комнатной температуре. Под воздействием внешнего (относительно небольшого) электрического поля пленка феррита висмута меняла свою сегнетоэлектрическую поляризацию, что, в свою очередь, вызывало «переключение» поляризации магнитоэлектрического вещества (второго слоя). Значительную часть своей работы ученые посвятили теоретическому объяснению механизмов «сцепления» между этими веществами.
Пока данное направление находится на начальной стадии развития, однако, в будущем оно могло бы стать основой для создания хранилищ информации с большей плотностью записи.
Также по теме:
Источники: