Исследователи Университета Брауна разработали способ создания сверхтонких плёнок из мультиферроика — материала, который одновременно обладает электрическими и магнитными свойствами. Как сообщает сайт ScienceDaily, новая технология может снизить энергозатраты на вычисления и в перспективе найти применение в системах искусственного интеллекта. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Materials.
Мультиферроики способны менять электрическую поляризацию под воздействием очень небольшого напряжения. Это открывает возможность записывать цифровые данные в виде нулей и единиц, а затем считывать их с помощью магнитных характеристик материала. Такой принцип может сделать память и логические элементы значительно экономичнее по сравнению с современными решениями.
До сих пор практическому использованию мультиферроиков мешал так называемый эффект мёртвого слоя. При уменьшении толщины материала до размеров, необходимых для микросхем, нарушалась его атомная структура, а внутренние электрические поля разрушали поляризацию. В результате исчезали и электрические, и магнитные свойства.
Учёные нанесли феррит висмута на основу из скандата диспрозия, кристаллическая решётка которого немного меньше решётки исходного соединения. Возникающее сжатие помогло сохранить нужное расположение атомов, а дополнительный металлический слой нейтрализовал нежелательные электрические поля. Благодаря этому плёнка сохранила свои характеристики даже при толщине в несколько ангстремов, то есть долей нанометра.
Кроме того, созданная многослойная структура придала ферриту висмута необычное свойство — альтермагнетизм. Это состояние сочетает сильный и легко считываемый сигнал ферромагнетиков со скоростью и отсутствием мешающих магнитных полей, характерными для антиферромагнетиков. По словам руководителя исследования Лукаса Каретты, полученные результаты показывают, что материал можно сделать чрезвычайно тонким без потери его свойств, а иногда даже улучшить их, однако до применения в коммерческих микросхемах технология требует дальнейшей разработки.