Arkansase Ülikooli füüsikud uurisid kompleksete oksiidide energeetilisi olekuid ning avastasid, et erinevalt tavapärastest ränipooljuhtidest esineb kompleksmaterjali põhiolekus nii elektriline kui magnetiline korrastatus.
Niklikamakas, allikas Wikipedia.
Teadusajakirjas Physical Review Letters avaldatud töös osalesid Arkansase Ülikooli teadlased Jak Chakhalian, Jian Liu, Derek Meyers ja Benjamin Gray koostöös APSANL (Advanced Photon Source at Argonne National Laboratory) teadlaste John W. Freelandi ning Philip Ryaniga.
„Suutsime ühte nelja aatomkihi laiusesse kvantpotentsiaaliga seadmekihti mahutada mitu kasulikku funktsiooni. Ränipõhises mikroelektroonikas sarnased saavutused puuduvad. Saame uut materjaliklassi kasutada multifunktsionaalsete spintroonikaseadmete valmistamisel,“ kommenteeris tööd Arkansase Ülikooli füüsikaprofessor Chakhalian.
Tarbearvutite mikroelektroonilised pooljuhtseadmed on arenguteel jõudmas fundamentaalsete ruumiliste ning energeetiliste piirsuurusteni. Kvantpotentsiaalibarjäärid esinevad arvutikiipides pea elementaarselt väikeste mõõtmetega ruumiosades, mille moodustavad dielektrikkihtide vahele paigutatud pooljuhtmaterjalid. Piirsuurustest hoolimata suutsid Arkansase teadlased eelmainitud topoloogiasse kompleksoksiididega veelgi funktsionaalsust lisada.
Uus struktuur põhineb korrelleeritud laengukjandjatel, mis esinevad näiteks rauaoksiidides. Rauaoksiidi mikrostruktuuri elektronpilvede olekud on omavahel seotud. Muutus ühe ruumiosa elektronstruktuuris mõjutab ka eemalolevaid. Korrelleeritud elektronstruktuure ränitehnoloogia kandjates, arvutites, televiisorites, mobiiltelefonides ning kõrgtehnoloogilises meditsiinivaparatuuris ei leidu.
„Enamasti on tarbeelektroonika ehituskivide elektronite olekud üksteise suhtes invariantsed. Saame nende füüsikat võimsate arvutite abil kirjeldada. Ent miljardite interaktsioonidega korrelleeritud materjalide elektronidünaamika modelleerimine on ka võimsaimatele arvutitele üle jõu käiv ülesanne,“ ütles Chakhalian.
Chakhalian valmistas koos kolleegidega kahe alumiiniumoksiidse dielektrikukihi vahele paigutatud niklipõhise nelja aatomkihi paksuse kompleksoksiidmaterjali. Vastupidiselt pooljuhtmaterjalidele avaldas kompleksoksiidi struktuur energeetilises põhiolekus ühtaegu magnetilist ning elektilist korrastatust.
Mitmed ühte materjali kombineeritud omadused võivad aidata pooljuhttööstusel arvutite jõudlust veelgi parandada ning arendada välja multifunktsioone evivaid diskreetseid elektroonikakomponente.
Allikas: Phys.org