Магнитные полупроводники — будущее систем хранения данных?

Ученые Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) впервые смогли продемонстрировать наличие не только электронных, но и особых магнитных свойств у специальным образом изготовленных полупроводниковых материалов.

Магнитная запись данных сейчас широко используется в компьютерных жестких дисках и MP3-плеерах, однако в них регистрирующие среды базируются на металлических материалах. Современные HDD могут только хранить информацию, а для ее обработки и пересылки приходится задействовать полупроводниковые компоненты, что снижает быстродействие.

В новой публикации сотрудники NIST, Korea University и University of Notre Dame подтверждают высказываемую теоретиками гипотезу о существовании эффекта под названием антиферромагнитная связь в тонких магнитных слоях полупроводников. Это явление заключается в том, что каждый из слоев выстраивает свой магнитный полюс в противоположном направлении по отношению к смежному слою. Открытие антиферромагнитной связи в металлах удостоилось прошлогодней Нобелевской премии по физике, но лишь недавно указанный эффект обнаружен и в полупроводниках. Базирующиеся на нем чипы смогут не только обрабатывать данные, но и хранить их.

Коллектив в NIST Center for Neutron Research исследовал структуру из тонких пленок GaAs, где часть атомов галлия были заменены на магнитные атомы марганца, разделенных слоями немагнитного материала. Для этого использовался метод нейтронной рефлектометрии: пучек этих частиц проникал сквозь весь эспериментальный материал, а отраженные нейтроны доставляли информацию о намагниченности отдельных слоев. При низких температурах (около 30 K) и слабых магнитных полях такая методика однозначно подтвердила существование эффекта антиферромагнитной связи в полупроводниках.