Разработка принципов создания энергосберегающих элементов ЗУ на основе гетроструктур с магнитными и мультиферроидными слоями.
Номер гранта: | 13-07-12405 |
Область научного знания: | инфокоммуникационные технологии и вычислительные системы |
Тип конкурса: | нет данных |
Год выполнения: | 2013г. |
Руководитель: | Попков А.Ф. |
Статус заявки: | поддержана |
Аннотация к заявке:
Основными объектами исследования в проекте будут спин-транспортные явления в магнитной гетероструктуре с проводящими либо туннельными наноразмерными слоями, в которой реализуются эффекты магнитоэлектрического взаимодействия спинов. Магнитоэлектрические эффекты взаимодействия спинов и электрической поляризации слоев могут способствовать контролируемому изменению состояния гетероструктуры с помощью магнитного либо электрического поля и служить основой для создания нового поколения мультибитовых энергосберегающих элементов памяти. В работе планируется проведение теоретического анализа изменения магнитного состояния магнитной гетероструктуры с магнитоэлеткрическим взаимодействием, возникающим благодаря нарушению пространственной инверсии кристаллической структуры в объеме либо на интерфейсах слоев, в зависимости от эффектов передачи спинового вращательного момента между слоями гетероструктуры, и магнетосопротивления гетероструктуры в зависимости от материала слоев, магнитного и электрического состояния. Предполагается проведение экспериментального изучения магнитных гетероструктур с проводящими и туннельными слоями, в которых наблюдаются эффекты поперечного и продольного гигантского магнетосопротивления, индуцированного током спинового переключения, включая эффекты спин-орбитального продольного переключения в сверхтонких слоях асимметричной гетероструктуры. Конечной целью исследования является определение наиболее перспективной структуры для создания мультибитовой энергонезависимой ячейки памяти для сверхбыстродействующих ЭВМ нового поколения.
Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:
За отчетный период продолжена работа по разработке теории структурных и ориентационных магнитных фазовых переходов в ромбоэдрических мультиферроиках типа BiFeO3 в зависимости от электрического поля. Изучено влияние переориентации вектора поляризации в электрическом поле на изменения в пространственно-модулированной спиновой структуре, имеющей вид спиновой циклоиды. Показано, что кроме поворота циклоиды и скачкообразного изменения плоскости разворота, электрическое поле может приводить к полному ее исчезновению. Был выявлен новый механизм возникновения линейного магнитоэлектрического (МЭ) эффекта в мультиферроике BFO, связанный с переориентацией вектора антидисторсии в электрическом поле, который приводит к возникновению гигантского линейного МЭ эффекта, величина которого объясняет измеряемую величину в экспериментах. Одним из важных результатов отчетного периода является детальный анализ эффекта передачи спинового момента (СМ) продольным током протекания, обусловленной спин-орбитальным (СО) взаимодействием Рашбы в объеме магнитного слоя и на интерфейсах структуры с нарушенной инверсной симметрией Найденные значения обменной константы и времени спиновой релаксации достаточно хорошо соответствуют литературным данным. Для найденных параметров задачи сделаны предсказания особенностей спиновой динамики для всех возможных геометрий намагничивания. В проекте были проведены расчеты вольт-амперных характеристик и передаваемых вращательных моментов в мультиферроидном туннельном переходе (МФТП) в рамках баллистического туннельного транспорта электронов на основе модели Зоммерфельда с учетом эффекта изменения высоты туннельного барьера при вариации величины и состояния поляризации. Показана сильная поляризационная зависимость сопротивления и переносимого СМ в мультиферроидном спиновом вентиле. Был проведен детальный анализ зависимости порогов переключения спинового вентиля от состояния электрической поляризации синтетического мультиферроика. Расчеты для гетероструктуры Fe-BaTiO3-Fe показали сильную асимметрию влияния величины и направления поляризации в спиновом вентиле на пороги переключения. Изготовлены синтетические мультиферроидные гетероструктуры состава Со/BiFeO3/NiFe с различными номиналами слоев ферромагнетика, макетирующие многобитовую ячейку энергонезависимого ЗУ на спиновом транспорте. Проведены исследования электрофизических свойств полученных структур. Проведенные исследования важны для пленочной инженерии мультиферроидных материалов и для разработки элементов магнитоэлектрической памяти следующего поколения.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции.
по состоянию на 08.12.2023.