Imagen TEM de una película de Fe3O4 cultivada a una presión de oxígeno de 7 en el Torr de 10 a -6 potencias Crédito:FEFU
Científicos de la Universidad Federal del Lejano Oriente (FEFU) y la Rama del Lejano Oriente de la Academia de Ciencias de Rusia (FEB RAS) desarrollaron la nanoheteroestructura que consistía en una película de magnetita de nanocristales (Fe 3 O 4 ) cubriendo un sustrato de silicio con una capa adicional de óxido de silicio (SiO 2 /Si). Sus propiedades magnéticas y de magnetotransporte pueden ayudar a diseñar dispositivos semiconductores híbridos altamente eficientes con nuevos elementos espintrónicos. El artículo relacionado fue publicado en el Revista de aleaciones y compuestos .
La nueva nanoheteroestructura tiene solo 75 nm de espesor y es de particular interés, ya que se puede utilizar como fuente de electrones de espín polarizado para el sustrato de silicio semiconductor.
Los autores del trabajo describieron por primera vez las condiciones óptimas para la formación de las películas que contienen solo Fe 3 O 4 nanocristales. La red cristalina en estas estructuras tiene cierta orientación preferida contra el sustrato de Si llamado textura cristalina.
"Ya se ha demostrado que la deposición reactiva es un método eficaz para la producción de nanofilms. En nuestro trabajo, utilizamos la deposición reactiva de hierro en una atmósfera de oxígeno. Estudiamos el efecto de la estructura y morfología del Fe 3 O 4 nanofilms en sus propiedades magnéticas y eléctricas. Describimos las condiciones bajo las cuales se pueden obtener las mejores películas y utilizarlas en dispositivos que operan sobre la base de la inyección de electrones de espín polarizado en silicio a través de una capa ultrafina de SiO. 2 . Los resultados de nuestra investigación fundamental pueden, por lo tanto, ser ampliamente utilizado en física aplicada, ", Dijo Vyacheslav Balashev. Balashev es ingeniero en el Departamento de Física de Estructuras de Baja Dimensión, Facultad de Ciencias Naturales, FEFU, e investigador senior en el Laboratorio de Estructuras Híbridas, Instituto de Procesos de Automatización y Control, FEB RAS.
La polarización del espín electrónico es mucho más eficaz en la nueva estructura que en las películas de otros materiales magnéticos. Esto ayudará a crear inyectores giratorios para dispositivos espintrónicos.
"Científicos de todo el mundo han estado estudiando las propiedades magnéticas y conductoras del Fe 3 O 4 nanopartículas y películas delgadas durante dos décadas debido a su polarización de espín electrónico del 100% teóricamente predicha. Esta es una propiedad perfecta para dispositivos espintrónicos que requieren corriente de espín pura (un análogo más eficiente de la corriente eléctrica) para su funcionamiento. La corriente de espín está determinada por la transferencia del espín del electrón, sin carga. Por lo tanto, los dispositivos espintrónicos no pierden energía con el calentamiento Joule, "Alexander Samardak, profesor asistente del Departamento de Sistemas Computacionales, Facultad de Ciencias Naturales, FEFU, comentó.
Según el científico, la polarización de alto espín de la magnetita aún no se ha confirmado experimentalmente, pero hay algunas áreas de estudio prometedoras en este campo, incluido el desarrollo de películas de magnetita con una textura cristalina determinada sobre sustratos semiconductores. La estructura cristalina es lo que determina las propiedades magnéticas y de magnetotransporte de las nanofilms. Toda esta investigación acerca a los científicos a la creación de inyectores de corriente de espín pura altamente eficientes que puedan usarse en dispositivos híbridos basados en semiconductores y materiales magnéticos.
"La electrónica moderna casi ha alcanzado sus límites. Es imposible reducir aún más el tamaño de sus elementos funcionales debido a una serie de limitaciones físicas. Creo que la integración de la electrónica basada en Si y la espintrónica energéticamente eficiente está a la vuelta de la esquina, "concluye Alexander Samardak.
