İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Mənbə: Merilend Universitetinin Çenq Qonq tədqiqat qrupu.

Son onilliklər ərzində elektronika mühəndisləri, hətta elektrik şəbəkəsinə qoşulmadıqda belə, məlumatları etibarlı şəkildə saxlaya bilən getdikcə daha kiçik cihazlar hazırlamağa çalışırlar. Uçucu olmayan yaddaş cihazlarının perspektivli bir növü, elektronların spinindən (yəni, bucaq impulsunun daxili formasından) istifadə edərək məlumatı saxlayan və emal edən bərk hal sistemləri olan spintronikadır.

Merilend Universitetinin və digər institutların tədqiqatçıları bu yaxınlarda ferromaqnetizm (yəni, daimi, lakin dəyişdirilə bilən maqnit sırası) və ferroelektriklik (yəni, daimi, lakin dəyişdirilə bilən elektrik polyarizasiyası) nümayiş etdirən materiallara əsaslanan nanoskal strukturlara əsaslanan yeni spintronik cihaz təqdim etdilər. Nature Nanotechnology jurnalında dərc olunmuş məqalədə təqdim olunan bu cihaz dörd sabit müqavimət vəziyyəti arasında keçid edə bilər və beləliklə, çoxvəziyyətli yaddaş kimi xidmət edə bilər.

Tədqiqatçılar tərəfindən nanomühəndislik yolu ilə hazırlanmış sistem, maqnit tunel qovşaqları (MTJ) və ferroelektrik tunel qovşaqları (FTJ) kimi tanınan iki fərqli cihaz növünü birləşdirir. MTJ izolyasiyaedici nazik təbəqə ilə ayrılmış iki maqnit nazik təbəqədən, FTJ isə nazik ferroelektrik təbəqə ilə ayrılmış iki fərqli metal elektrod təbəqəsindən ibarətdir. Bu cihazların hər ikisi perspektivli məlumat saxlama həlləri olduğunu sübut etmişdir.

Məqalənin baş müəllifi Çenq Qonq Phys.org-a bildirib ki, “MTJ və FTJ-lər birləşdirildikdə — yəni nazik bir ferroelektrik təbəqəsi ilə ayrılan iki fərqli ferromaqnit elektrod — “multiferoik tunel qovşaqları (MFTJ)” adlı yeni bir cihaz əmələ gətirirlər.

“Bu, dörd hallı bir cihazdır: iki elektrodun maqnitləşməsi paralel və ya antiparalel istiqamətdə olduqda, tunel maqnitorezistans effekti (TMR) səbəbindən iki fərqli tunel müqaviməti yaranır; ferroelektrik polyarizasiya iki əks istiqamət arasında dəyişdikdə, tunel elektrorezistans effekti (TER) səbəbindən iki fərqli tunel müqaviməti yaranır.”CIPS/F3GT heterostrukturları üçün PFM ölçmələri. Kredit: Nature Nanotechnology (2026). DOI: 10.1038/s41565-025-02065-1

Atom nazik kristallarından istifadə edərək MFTJ-lərin qurulması

MFTJ cihazlarının əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, onlar MTJ və FTJ-lərdə göstərilən iki vəziyyət əvəzinə, dörd fərqli elektrik müqaviməti növü (yəni vəziyyət) nümayiş etdirməlidirlər. Xarici elektrik və maqnit sahələri tətbiq etməklə bu vəziyyətlər arasında keçid etmək olar.

Potensiallarına baxmayaraq, epitaksiya kimi tanınan bir texnikadan istifadə edərək yığılmış oksid materiallarını dəqiq şəkildə yetişdirməklə və heterojen strukturlar yaratmaqla MFTJ-lərin hazırlanması çətindir. Bu, əsasən, əsas materialların atom səviyyəsində demək olar ki, mükəmməl şəkildə bir-birinə uyğunlaşması və kimyəvi cəhətdən uyğun olması ilə bağlıdır.

Qonşu təbəqələrdəki atomlar dəqiq bir şəkildə düzülməzsə və materiallar bir-biri ilə kimyəvi reaksiyaya girərsə, bu, yaranan cihazın işinə təsir göstərə bilər. Bundan əlavə, kiçik qüsurlar (yəni qüsurlar) və ya atomların bir təbəqədən digərinə yayılması da işin azalmasına səbəb ola bilər.

“Bu kontekstdə, van der Waals (vdW) təbəqələri vasitəsilə MFTJ qurmaq çətinlikləri kökündən azaldardı, çünki fərqli vdW təbəqələrinin yığılması qəfəs sabitlərinin uyğunluğu ilə məhdudlaşmır”, – deyə Qonq bildirib. “Qısacası, vdW-MFTJ-nin hər bir tərkib hissəsi material növü, qalınlığı və potensial olaraq təbəqələrarası sürüşmə reyestrləri və burulma bucaqları baxımından sərbəst şəkildə uyğunlaşdırıla bilər. Bunu deməklə, vdW-MFTJ-nin cihaz konstruksiyasında, xüsusiyyət dizaynında və performans optimallaşdırmasında nə qədər sərbəstliyə malik olduğunu təsəvvür edə bilərsiniz.”

Qonq və həmkarları tərəfindən yaradılan MFTJ cihazları, Fe3GeTe2, Fe5GeTe2 və ya Fe3GaTe2 ferromaqnit materiallarına əsaslanan elektrodlar və CuInP2S6 və ya In2Se3 əsasında hazırlanmış aralayıcı (yəni nazik izolyasiya baryeri) istifadə edilərək qurulmuşdur . _Komanda , _{cihazlarındakı} təbəqələri _kimyəvi yolla bir _yerdə böyütmək əvəzinə _, onları _{çox nazik kristal təbəqələrini bir –} birinin üzərinə yığaraq fərdi olaraq yığdı .

_{“İstifadə etdiyimiz maqnit elektrodları Fe3GeTe2} , Fe5GeTe2 _və Fe3GaTe2 – _yə əsaslanır ” , _– deyə Qonq bildirib. “İstifadə etdiyimiz ferroelektrik aralayıcı ya CuInP2S6, ya da In2Se3-dür _. Hər bir _tərkib hissəsini aşındırmaq və onları mexaniki _{olaraq şaquli şəkildə köçürmək və yığmaq üçün skotç lentindən} istifadə etdik.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Çoxdövlətli spintronik yaddaşların yerləşdirilməsinə doğru

Qonq və həmkarları, yalnız iki ölçülü vdW kristallarına əsaslanan və vdW qüvvələri kimi tanınan zəif cazibə qüvvələri ilə bir yerdə saxlanılan atom baxımından nazik materiallar olan MFTJ-ni eksperimental olaraq nümayiş etdirən ilk şəxslər oldular. Komanda göstərdi ki, bu cihaz proqnozlaşdırılan 4 dəyişkən, dəyişkən olmayan elektrik müqaviməti növünü nümayiş etdirir.

Qonq dedi: “MFTJ, iki maqnit təbəqəsinin paralel və ya antiparalel olaraq maqnitləşdirilməsi (tunel maqnitorezistans effekti) və ferroelektrik aralayıcının yuxarı və ya aşağı polyarizasiyası (tunel elektrorezistans effekti) ilə uyğun gələn dörd elektrik müqaviməti vəziyyəti nümayiş etdirir”.

“İndi üç vdW təbəqəsindən (iki maqnit və bir ferroelektrik) istifadə edərək MFTJ qurduq və hər təbəqənin maqnitləşməsini və/və ya polyarizasiyasını dəyişdirərək dörd vəziyyəti nümayiş etdirdik. Cihazın performansı (məsələn, AÇIQ/SÖNDÜRÜLMƏ nisbəti və cərəyan sıxlığı) üç tərkib təbəqəsindən birini əvəz etməklə asanlıqla uyğunlaşdırıla bilər – yalnız vdW materiallarının təbəqə yığılmasında verə biləcəyi limitsiz sərbəstlik.”

Xüsusilə, mühəndislər müxtəlif materiallardan istifadə edərək MFTJ-ni istehsal etməklə cihazın nə qədər güclü keçid etdiyini və ondan nə qədər cərəyan keçdiyini dəyişə bilərlər. Gələcəkdə komandanın dizaynı və istehsal üsulları MFTJ-lərə əsaslanan yüksək performanslı spintronik cihazların yaradılmasına ilham verə bilər.

Qonq əlavə edib ki, “Aşağı enerji istehlakı və yüksək performans həmişə elektron cihazların inkişaf etdirilməsinin iki istiqamətidir. Növbəti tədqiqatlarımızın bir hissəsi olaraq, MFTJ-lərdə fundamental maqnitoelektrik birləşməni və onun yeni fiziki hadisələrə və cihazların performansına təsirini öyrənməyi planlaşdırırıq.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeb Klark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert İqan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Əgər bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .