Магнитные нанокомпозиты металл/диэлектрик: эффекты резистивного переключения и спин-зависимого магнетосопротивления

Аннотация к заявке:

Развитие нано-электроники по пути создания функциональных элементов, сочетающих быстродействие (DRAM-) и энергонезависимость/плотность (Flash-память), и структур, моделирующих действие синапса (соединения) при разработке био-подобных (нейро-морфных) вычислительных систем требуют привлечение новых идей и материалов. Внимание обращено на разработку мемристоров (резистор с памятью) на базе структур металл-оксид-металл, проявляющих свойства обратимого резистивного переключения (РП) и непрерывного изменения сопротивления за счет движения в электрическом поле ионов (вакансий кислорода, VО) в оксиде (TiOx) [D.B.Strukov et al., Nature, V.453, 80 (2008)]. Недостатки разрабатываемых мемристорных МОМ структур, - их невысокое быстродействие и деградация, связаны со стохастическим характером формирования проводящих наноканалов при электромиграции вакансий VО под действием сильного электрического поля. В Проекте предлагается разработка структур на базе магнитных металл-диэлектрических нанокомпозитов (НК), эффекты РП в которых связаны с особенностями структуры оксида и/или перколяционной проводимости тонких пленок НК. В частности, рассматриваются системы на базе пористых слоев анодного оксида алюминия (АОА), в которых РП может определяться контролируемым развитием (регрессом) каналов проводимости в виде цепочек из гранул ферромагнетика (ФМ) в порах АОА, а также проявлениями гигантского спин-зависимого магнетосопротивления (ГМС) при межгранульном туннелировании электронов в условиях эффектов размерного квантования [L.R.Tagirov, et.al. Phys. Rev. B, V.63, 104428 (2001)].Предполагается использование задела, полученного в рамках завершаемого проекта РФФИ №15-07-046 при исследовании высокотемпературного ферромагнетизма в пленках Si1-xMnx [JMMM, V.383, 39 (2015)], аномального эффекта Холла в НК CoFe-B-Al-O [Phys.Rev.B, V.95, 144202 (2017)], магнитных НК на базе пористых слоев АОА [глава 9 в монографии «Синтез, строение и свойства металл/ полупроводник содержащих наноструктурированных композитов»/ под ред. Л.И.Трахтенберга, М.Я.Мельникова. – Москва, Техносфера, 2016. – 624 с.] и РП в структурах М/НК/М на основе FeOх и АОА(Au) [Письма в ЖЭТФ, Т.106, В.6 (2017)]. НОВИЗНА предлагаемого подхода заключается в разработке методов синтеза магнитных НК на базе матриц алмазоподобного графита (DLC), АОА, оксидов типа FeOx и др., в которых эффекты РП могут быть связаны как с электромиграцией/увлечением ионов ФМ, так и с эффектами ГМС, ожидаемыми в условиях перехода спин-поляризованных электронов между ФМ гранулами НК вблизи порога перколяции. ПЛАНИРУЕТСЯ: определение (1) условий проявления эффектов РП в рассматриваемых НК, (2) механизмов спин-зависимого транспорта и магнитной структуры НК, (3) механизмов РП и магнетосопротивления в системах типа М/НК/М на базе НК с различным содержанием VO и катионов ФМ и/или АОА с порами, заполненными гранулами/слоями ФМ (Co, Ni, Fe) с различной магнитной анизотропией, (4) разработка систем НК1/НК2 типа спиновой клапан на базе контакта НК1 = DLC(ФМ), СоFeB, FeOx с нано-структурированным НК2 = АОА(ФМ), возможность концентрации электрического поля (плотности тока) в которых обеспечивает условия электромиграции-увлечения ФМ в матрице НК и инжекции спин-поляризованных электронов.

• Конкурсы и программы РФФИ
• Поиск по проектам и заявкам
• Конкурсная документация
• Экспертные процедуры
• Финансирование проектов