Специалисты из Нижнего Новгорода впервые в мире получили ферромагнитный полупроводник, который сохраняет свои свойства даже при комнатной температуре. Результаты этой работы были освещены в журнале Semiconductor Science and Technology.

Мы живём в эпоху всё увеличивающегося значения электроники и электричества. В то же время микроэлектроника приближается к фундаментальному физическому пределу, при котором дальнейшее уменьшение электронных компонентов станет невозможным. Достигло или почти достигло предела и быстродействие отдельных микроэлектронных компонентов. Это означает, что теперь для увеличения параметров какого-либо электронного прибора (например, мощности процессора лабораторного суховоздушного термостата или памяти компьютера) можно будет только увеличивать число компонентов. Это приведёт к увеличению габаритов устройств, увеличению размеров используемых в них кристаллов, росту количества потребляемой и выделяемой энергии, обострению проблемы передачи сигналов между отдельными частями схемы. Получается, что интенсивное развитие электроники подходит к своему логическому концу.

Впрочем, исследователи так не думают. Просто для продолжения поступательного развития микроэлектроники требуется использовать ранее не затронутые свойства носителей заряда, обращаться к новым физическим эффектам. В частности, учёных привлекла внимание возможность использовать спиновую свободу электронов. В устройствах, построенных по принципам спиновой электроники, в качестве источника сигналов используется не электрический ток, а так называемый спиновой ток.

Спин – это, попросту говоря, магнитный момент электрона. Ещё проще – это направление его вращения. Управлять спиновым током возможно с помощью магнитных свойств материалов. Одной из главных проблем спиновой электроники является создание полупроводника, работающего по данному принципу.

Как известно, традиционная микроэлектроника начала развиваться после изобретения полупроводников. Они служат переключателями, которые с помощью электрических импульсов могут управлять различными процессами в схеме. К примеру, транзисторы управляют работой электродвигателей, переключением светодиодов и т. д. Понятное дело, что в основе спинтроники должны лежать подобные устройства.

Ферромагнитные полупроводники, которые могли бы использоваться в таких технологиях, учёные пытаются получить более двадцати лет. Чаще всего такие материалы производят с помощью введения значительного количества атомов магнитных веществ в тонкие полупроводниковые плёнки. такие полупроводники обладают необходимыми свойствами, однако теряют их при комнатной температуре.

Проблему решили специалисты из Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского и Института общей физики имени А.М. Прохорова РАН. Они разработали ферромагнитный полупроводник GaAs:Fe, способный сохранять свои свойства при комнатной температуре. Содержание железа в этом материале составляет целых двадцать процентов. При этом материал был создан на основе популярного и доступного полупроводника GaAs, который уже давно используется в электронике.