139

Ультратонкие материалы для электроники нового типа создали в ДВФУ во Владивостоке

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) создали новые ультратонкие материалы для электроники нового типа — спин-орбитроники. Сотрудники лаборатории пленочных технологий и лаборатории электронной микроскопии и обработки изображений Школы естественных наук ДВФУ первыми в мире получили трехслойные поликристаллические пленки состава рутений-кобальт-рутений (Ru/Co/Ru) с толщиной магнитного слоя всего в четыре атомных слоя, то есть меньше одного нанометра. Результат работы опубликован в престижном научном журнале Journal of Physics D: Applied Physics.

В настоящее время полученные результаты на тонких пленках исследователи используют для создания и изучения наноструктур для сенсоров магнитного поля. Также сотрудники лаборатории в партнерстве с группой профессора Йонг Кьён Кима из Университета Корё (Республика Корея) ведут разработку элементной базы спин-волнового процессора и спин-орбитальной энергонезависимой памяти. По словам ученых ДВФУ, успешное создание такого прототипа ячейки памяти позволит повысить скорость записи и снизить энергопотребление более чем в сотню раз по сравнению с лучшей современной памятью.

Как рассказал заведующий лабораторией пленочных технологий Алексей Огнев, в ДВФУ впервые получены поликристаллические пленки Ru/Co/Ru, обладающие таким важным функциональным свойством, как перпендикулярная магнитная анизотропия. По словам ученого, в ближайшее время именно такие материалы найдут широкое применение в устройствах электроники нового типа — энергонезависимой магнитной памяти и логики, высокочувствительных датчиках, биомедицинских сенсорах, системах сверхбыстрой обработки информации и искусственного интеллекта.

«Полупроводниковая электроника уже практически достигла предела своего физического развития, и сейчас нужны новые подходы. Один из них заключается в использовании магнитных материалов с перпендикулярной анизотропией для сверхплотного хранения и сверхбыстрой обработки информации, — объяснил Алексей Огнев. — В лабораторных условиях мы получили поликристаллические пленки и наноструктуры на основе системы Ru/Co/Ru и показали, как изменяя толщину немагнитного слоя рутения можно улучшать магнитные свойства кобальта. Создаваемые на основе наших структур элементы памяти будут отличаться более высокой скоростью обработки информации и низким энергопотреблением по сравнению с полупроводниками, а сам процесс производства таких элементов станет проще и дешевле».

Ведущий научный сотрудник лаборатории Александр Самардак напомнил, что в микроэлектронной индустрии главным носителем информации является электрон. Спин-орбитроника основана на передаче спинового магнитного момента, что требует гораздо меньше энергии, чем при переносе электрического заряда.

«Спин-орбитроника сегодня очень активно развивается во всем мире, и перед инженерами стоит задача совместить полупроводниковую электронику с магнитными материалами. Появление таких гибридных структур обычный человек может почувствовать, скажем, купив уже через несколько лет смартфон, который будет работать без подзарядки неделями. Также это позволяет решить глобальную задачу по уменьшению энергопотребления многочисленных центров обработки данных и, соответственно, выбросов вредных веществ в атмосферу», — подчеркнул Александр Самардак.

«Сотрудничая с зарубежными коллегами, мы стремимся выйти на новый, мировой уровень научной работы. Сейчас мы также обсуждаем совместный проект с профессором Оклэндского университета Андреем Славиным по разработке принципиально новой компонентной базы для энергоэффективных вычислителей на основе магнитных нейроморфных устройств. Реализация этих прорывных идей в ДВФУ позволит получить практически Нобелевские результаты и публикации в таких журналах, как Science и Nature», — пояснил Александр Самардак.

Стоит отметить, что исследование пленок Ru/Co/Ru ученые ДВФУ проводили с использованием Керровского микроскопа Evico Magnetics, который был приобретен за счет средств гранта Федеральной целевой программы и Программы развития ДВФУ. Таких приборов, позволяющих изучать микромагнитную структуру тонких пленок и наноструктур, в России только два.

Наряду с Journal of Physics D: Applied Physics итоги масштабной работы международного научного коллектива ДВФУ также нашли отражение в рейтинговых журналах Physical Review Letters (IF=7.65), Physical Review B (IF=3.72), Applied Surface Science (IF=3.15) и других.

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен и сделайте вашу ленту объективнее!

  • 2
    чебурашка1974 чебурашка1974
    13.10.1620:30:34

                

  • 0
    Нет аватара Userstaker
    14.10.1603:01:39

    Может кто-то компетентный прокомментирует?

    • -1
      Нет аватара Adept666
      14.10.1608:04:10

      Может кто-то компетентный прокомментирует?
      Судя по всему используют часть идей работы заложенных в квантовые компьютеры, но без использования квантовой суперпозиции(когда элемент может быть в двух противоположных состояниях одновременно). Что-то типа миниатюрного магнитного реле(переключение которого происходит при воздействии магнитного поля). До реального применения тут судя по всему далеко.

      Отредактировано: Adept666~10:09 14.10.16
    • 4
      A S A S
      14.10.1612:03:23

      А что тут комментировать? В наших научно-исследовательских учреждениях постоянно что-то открывают. Какие-то методики, материалы, технологии и так далее.

      Но.

      Практически никода идеи наших ученых и изобретателей не коммерциализуются.

      Поэтому.

      Если то о чем статья — представляет из себя что-то стоящее — то в скорости европейцы или американцы сделают тоже самое, с той лишь разницей — что они очень быстро превратят идеи и технологии в деньги и реальные продукты.

      А мы и дальше будем гордиться тем что русские ученые первыми совершили большую часть открытий и разработали большую часть технологий, на которых зарубежные компании зарабатывают огромные деньги.

      Отредактировано: Антон Смоленский~14:04 14.10.16
      • 3
        Нет аватара Инженер2015
        14.10.1612:07:56

        А мы и дальше будем гордиться тем что русские ученые первыми совершили большую часть открытий и разработали большую часть технологий, на которых зарубежные компании зарабатывают огромные деньги.
        Очень правильно сформулировал. Согласен на все 100℅

        Проблему можно решить, жестко привязав финансирование разработок к дорожной карте до готового продукта

      • 0
        Алексей Элизбарашвили Алексей Элизбарашвили
        29.07.1713:46:25

        Вот так вот, а ведь не прошло и года, как наши бравые учёные представили первый образец магнитной оперативной памяти, так что ваше нытьё было не более чем пустой тратой времени.

    • 3
      Zveruga Zveruga
      14.10.1619:16:33

      Речь идёт о магниторезистивной памяти. Она не требует энергии для хранения информации и переключается между состояниями 0 и 1 в сто раз быстрее чем самая быстрая на сегодняшний день память. Создание такой памяти позволит не только многократно ускорить работу памяти компьютеров, но и в том числе процессоров, скорость которых с одной стороны упирается в «узкое место» быстродействия современной памяти, а с другой процессоры сами используют внутри себя ячейки памяти в различных буферах, аккумуляторах и конечно же в кеш-памяти.

      Одним из огромных достоинств магниторезистивной памяти является её устойчивость к радиации.

      Принцип хранения информации в такой памяти магнитный. Память храниться точно также как она хранилась на уже «древних» ферритовых кольцах или магнитной ленте. Уменьшение размеров магнитной памяти с годами упёрлось в известные на тот момент законы физики, из-за чего магнитные головки не могли считать или записать информацию на маленькие участки ферромагнетиков. Но однажды был открыт сначала «гигантский эффект магнитосопротивления», а совсем недавно и «колоссальный эффект магнитосопротивления».

      Гигантский эффект магнитосопротивления позволил создать современные жёсткие диски. Колоссальный эффект магнитосопротивления пока исследуется. Считается, что он будет использоваться для создания магниторезистивной памяти.

      Сейчас в мире существует два научных подхода к созданию такого вида памяти. Один из мировых лидеров по производству микросхем памяти Самсунг пошёл по пути применения спиновых эффектов электронов для перемагничивания магниторезистивной памяти. Скорее всего те исследования, о которых вы тут читаете, будут применены фирмой Самсунг.

      Второй способ перемагничивания ячеек магниторезистивной памяти термический. Его применяет фирма Крокус-Нано, о которой я думаю вы наслышаны.

      Недостатком первого способа является тяжёлая техническая реализуемость и бОльшая уязвимость к радиации чем у памяти перемагничиваемой с применением температуры. Плюсом первого способа является возможность создания более маленьких ячеек памяти чем у ячеек с термическим переключением.

      Недавно российскими учёными был открыт третий способ перемагничивания магниторезистивной памяти — оптический, с применением Т-лучей (терагерцевого диапазона). Такая память скорее всего найдёт применением в оптических компьютерах, которые должны быть на несколько порядков быстрее современных.

      Отредактировано: Zveruga~21:20 14.10.16
  • 0
    Нет аватара bounty4600
    16.10.1610:11:27

    Речь о т.н. спинтронике, в отличии от обычной электроники — используется не электрическое, а магнитное поле электрона. Это позволяет создать новую элементную базу для вычислительных устройств с пониженным выделением тепла (и увеличенными тактовыми частотами), а также источники питания большой ёмкости, работающие не за счёт электрохимических преобразований, а за счёт преобразования магнитизма в электричество напрямую.

  • 0
    Е.Юрий Е.Юрий
    19.10.1617:11:57

    Здорово! Поздравления!    Внедрение — скорое так как это возможно! У нас были проблемы с внедрением, коммерционализацией, но в сегодняшних жестких условиях, думаю, это крайне не приемлемо. Об этом правители точно знают — Бог даст все будет как надо.

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,