APL Materials: Ученые впервые оценили тепловые эффекты в спинтронике

Спинтроника охватывает устройства, которые используют микроскопический магнетизм вместе с электрическим током. Они могут привести к созданию вычислительной техники, которая будет такой же быстрой, как обычная электроника, но более энергоэффективной.

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн разработали новую экспериментальную методику и описали её в журнале APL Materials. Она позволяет напрямую измерять нагрев в спинтронных устройствах и сравнивать его с другими эффектами. Это поможет выбирать материалы для спинтроники, на которые нагрев влияет минимально. Благодаря этому можно создавать более быстрые устройства.

Аксель Хоффманн, руководитель проекта и профессор материаловедения и инженерии Иллинойса, говорит:

Работа спинтронных устройств основана на способности изменять намагниченность с помощью электрического тока. Есть два возможных объяснения этому: электромагнитное взаимодействие с током или повышение температуры, вызванное им.

Подход, который применили учёные, помог понять физику работы устройства и оптимизировать его.

Спинтроника использует свойство электронов — спин, который приводит к микроскопическому магнитному поведению. Эти устройства потребляют гораздо меньше энергии, чем электронные аналоги, так как работают на магнитной основе.

Есть предположение, что спинтроника будет такой же быстрой и энергоэффективной, как обычные компьютеры.

Это как получить лучшее из двух миров, — говорит Хоффманн.

Антиферромагнитные материалы привлекли внимание из-за особого расположения спинов и ограниченной чувствительности к соседним устройствам. Чтобы использовать эти материалы в памяти и вычислениях, нужно управлять их спиновой структурой с помощью электрического тока. Но токи должны быть настолько велики, что устройство сильно нагревается и тепло влияет на спиновую структуру вместе с электромагнитными эффектами.

Хоффман говорит, что сейчас спорят о том, что именно отвечает за изменение спина: ток или нагрев.

Если это эффект тока, то его можно ускорить. Если же это тепловой эффект, то важны теплопроводность и тепловая релаксация, которые могут замедлить работу устройства.

От того, какая физика здесь работает, зависит точная функциональность устройства.

Мён-Ву Ю, постдокторант из группы Хоффмана, предложил экспериментальный метод измерения тепловых эффектов в малогабаритных устройствах.

Он подготовил антиферромагнитные образцы на подложках из диоксида кремния разной толщины. Теплопроводность подложки снижается с увеличением её толщины, поэтому антиферромагнетики на более толстых образцах нагреваются сильнее при одинаковом электрическом токе. Если нагрев устройства влияет на спиновую структуру, то будет видна разница между устройствами на разных подложках.

Исследователи выяснили, что нагрев сильно влияет на антиферромагнетик Mn3Sn. Они отметили, что эта методика позволяет сравнивать роль нагрева с эффектом электрического тока для других антиферромагнитов, которые рассматриваются для спинтроники.

По словам Ю, теперь у нас есть стратегия для оценки влияния электрического нагрева в устройствах спинтроники. Эта методология проста и может быть применена к любой системе, включая стандартную электронику. С её помощью можно оптимизировать функциональность любого типа микроскопических устройств.

26.09.2024


Подписаться в Telegram



Хайтек

В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья

Более дешевые металлогидридные накопители водо...

Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати

Новый метод производства цифрового света для&n...

AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику

Электроны вращаются без электрического за...

Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новый программный комплекс представили ученые ...

В НГУ разработали первые фильтры для технологии связи 6G
В НГУ разработали первые фильтры для технологии связи 6G

Уникальные фильтры для импульсной терагер...

Ученые КФУ выяснили, как дефекты в полупроводниках влияют на свет
Ученые КФУ выяснили, как дефекты в полупроводниках влияют на свет

Физическая модель, которая описывает взаимодей...

Новый метод синтеза лекарств открыли российские химики
Новый метод синтеза лекарств открыли российские химики

Новый метод синтеза производных пирролизидина ...

Advanced Materials: Созданы волокна в одежду для питания смартфона от тепла тела
Advanced Materials: Созданы волокна в одежду для питания смартфона от тепла тела

Термоэлектрический материал, который можно исп...

В Томском университете создали интегральные схемы для российских РЛС
В Томском университете создали интегральные схемы для российских РЛС

Первый российский комплект интегральных схем д...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ES&T: Волокна на биооснове изводят земляных червей быстрее, чем полиэфирные
ES&T: Волокна на биооснове изводят земляных червей быстрее, чем полиэфирные
Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную
Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную
NPJ Microgravity: Микрогравитация усиливает способность клеток регенерировать
NPJ Microgravity: Микрогравитация усиливает способность клеток регенерировать
Созданная в МГУ ИИ-система для прогнозирования доз инсулина требует доработки
Созданная в МГУ ИИ-система для прогнозирования доз инсулина требует доработки
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
Искусственный «нос» может учуять испорченные фрукты и испорченное мясо
Искусственный «нос» может учуять испорченные фрукты и испорченное мясо

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
На старт! Внимание! MITEX!
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
Всероссийский исторический кроссворд собрал 15 тысяч участников
«Вертолеты России» представили на саммите БРИКС Ми-171А3 AURUS, Ми-38 и модернизированный Ансат