Новости космоса и технологий. » Химия » Оксид стронция-иридия, используемый для индивидуализации в качестве электронного материала

Оксид стронция-иридия, используемый для индивидуализации в качестве электронного материала

Опубликовал: Admin, 22-09-2020, 01:01, Химия, 68, 0

Оксид стронция-иридия, используемый для индивидуализации в качестве электронного материала

Ученые PSI получили фундаментальное представление об очень многообещающем материале, который может быть использован в будущих приложениях для хранения данных. Их эксперименты с оксидом стронция-иридия, Sr 2 IrO 4 , исследовали как магнитные, так и электронные свойства материала в виде тонкой пленки. Они также проанализировали, как этими свойствами можно систематически управлять, манипулируя пленками. Это исследование стало возможным благодаря сложной технологии рассеяния рентгеновских лучей, в которой исследователи PSI входят в число мировых экспертов. Результаты опубликованы сегодня в журнале Труды Национальной академии наук .

В своем стремлении к магнитным хранилищам данных будущего исследователи ищут подходящие материалы со свойствами, которые можно настраивать как можно более гибко. Одним из многообещающих кандидатов является оксид стронция-иридия, оксид металла с химическим обозначением Sr 2 IrO 4 . Ученые PSI исследовали этот материал, работая вместе с коллегами из Польши, США и Франции.

«Ключевое слово наших исследований - спинтроника», - объясняет Торстен Шмитт, глава исследовательской группы PSI по спектроскопии новых материалов. Спинтроника использует электрический заряд электрона и его внутреннее вращение для разработки передовых электронных компонентов.

Спинтроника уже используется в сегодняшних жестких дисках, но свойства используемых материалов основаны на «нормальном» магнетизме: ферромагнетики, такие как железо или никель, где спины расположены параллельно. Их недостатком является относительно большое расстояние между точками хранения ферромагнитных данных, то есть битами, для предотвращения перекрестных помех.

Эксперты считают, что антиферромагнитные материалы могут предложить многообещающую альтернативу, поскольку их спины расположены в противоположных направлениях. Таким образом, внешне антиферромагнитные материалы являются магнитно-нейтральными. Следовательно, антиферромагнитный бит не будет мешать своему соседу. «Эти биты могут быть более плотно упакованы вместе, поэтому больше данных может храниться в одном пространстве», - говорит Шмитт. «Кроме того, операции чтения-записи данных выполняются намного быстрее».

Оксид стронция-иридия является таким антиферромагнитным материалом. По сути, это кристалл, внутри которого атомы иридия и кислорода образуют крошечные октаэдры. «Мы называем это перовскитовой структурой», - объясняет Милан Радович, физик из PSI и соавтор нового исследования. «Это идеальный материал для систематического изменения его функциональных свойств», - добавляет Радович.

Работа с тонкими пленками

Чтобы выполнить такие манипуляции и узнать больше о свойствах этого многообещающего материала, ученые PSI нанесли тонкий кристаллический слой Sr 2 IrO 4 в качестве основной пленки на различные кристаллические подложки. Идея состоит в том, что подложка приводит к искажению кристаллической структуры нанесенной пленки. «Это как если бы мы тянули или сжимали наш материал на уровне атомов», - объясняет Шмитт. Это приводит к тому, что октаэдры перовскита слегка скручиваются и сдвигаются относительно друг друга, что в конечном итоге меняет свойства материала в целом.

Этот метод позволяет систематически точно настраивать магнитные и электронные свойства материала. А поскольку этот тип материала уже используется в электронных компонентах в виде тонких пленок, разработка приложений в этой области будет следующим логическим шагом.

Получение глобальной картинки

Для углубленного анализа своих образцов ученые PSI использовали специальный рентгеновский метод, который был интенсивно разработан PSI, известный как резонансное неупругое рассеяние рентгеновских лучей, или сокращенно RIXS. Исследователи PSI использовали мягкое рентгеновское излучение для проведения своих экспериментов с RIXS. Исследования в Швейцарии были дополнены дополнительными прецизионными измерениями с использованием жесткого рентгеновского излучения более высокой энергии, проведенными на Европейском центре синхротронного излучения в Гренобле и на Усовершенствованном источнике фотонов в Аргонне, США.

«Большинство методов фокусируются отдельно либо на магнетизме, либо на электронных свойствах», - объясняет Шмитт. «С другой стороны, с помощью RIXS мы можем исследовать оба свойства с помощью одного измерения и напрямую сравнивать их друг с другом. Короче говоря: мы успешно получили глобальную картину нашего образца».

Исследователям удалось обнаружить, как меняются электронные свойства при изменении кристаллической решетки Sr 2 IrO 4 фильм искажен, и как это развитие связано с изменением магнетизма. Оба идут рука об руку и предоставляют важные выводы для потенциальных приложений.

Сверхпроводники как парадигма

В частности, группе удалось модифицировать оксид стронция-иридия так, чтобы его магнитные свойства имитировали другой класс увлекательных материалов: высокотемпературные сверхпроводники, состоящие из слоев оксида меди, также известных как купраты. Они также имеют структуру, подобную перовскиту. В своем эксперименте ученые PSI вытащили и скрутили Sr 2 IrO 4 пленка так, что атомные расстояния в кристаллической решетке расширились и, кроме того, произошел поворот. «Это позволило нам воспроизвести свойства купрата», - говорит Шмитт. «Однако мы все еще далеки от создания нового сверхпроводника», - говорит он, прежде чем кто-либо возьмет на себя надежду. Он также считает, что может пройти еще 10 или 20 лет, прежде чем текущие результаты, возможно, будут способствовать разработке новых приложений для хранения данных. «Наша задача - провести фундаментальные исследования. Это жизненно важно как ступенька в будущей разработке новых материалов».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии