Усовершенствован метод создания сверхтонких проводов для микроэлектроники

Современная электроника нуждается в материалах, свойства которых можно точно настраивать: они должны сохранять намагниченность и быстро реагировать на изменения внешнего поля. Ученые предложили сплав, состоящий из трех металлов с регулируемыми параметрами: железо в комбинации с кобальтом или никелем обладает сильным магнетизмом, а медь управляет рядом характеристик.

«Одна из ключевых задач Университета МИСИС как признанного лидера в области материаловедения в России и мире – обеспечить создание материалов с сочетанием свойств, необходимых для их практического использования в производстве. Наши исследователи под руководством выдающегося ученого, профессора Ларисы Владимировны Паниной на протяжении ряда лет ведут разработки функциональных магнитных микро- и нанопроводов для сенсорики, смарт-материалов и биомедицины. Предложенное решение даст возможность управления магнитными свойствами сверхтонких проводов, что важно при разработке технологий производства датчиков и сенсоров для применения в электронике, радиоэлектронике и медицине, устройствах промышленной химии, электромагнитного экранирования и логики нового поколения», – рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

«Медь влияет на магнитные свойства, фазовый состав и кристаллическую структуру сплава. При ее добавлении образуются дополнительные фазы — например, FeCu и NiCu, — что меняет распределение магнитных элементов в материале. Это, в свою очередь, влияет на магнитную анизотропию и углы наклона магнитных моментов, что отражается на коэрцитивной силе и стабильности», — поделилась лаборант-исследователь лаборатории «Интеллектуальные сенсорные системы» НИТУ МИСИС Динара Хайретдинова.

Ученые осадили атомы металлов через микроскопические отверстия полимерной матрицы — так формируются нити толщиной в тысячу раз меньше человеческого волоса. Меняя напряжение, можно контролировать состав сплавов: долю меди и соотношение железа с кобальтом и никелем.

Исследователи доказали, что медь повышает устойчивость сплава к размагничиванию. Например, провода из железа, кобальта и 6% меди сохраняли намагниченность при внешнем воздействии в 370 эрстед — это на несколько процентов выше, чем у традиционных двухкомпонентных систем. Для железа, никеля и 9% меди лучший результат — 275 эрстед. Подробные результаты описаны в научном журнале Crystallography Reports.

Профессор кафедры технологии материалов электроники НИТУ МИСИС, доктор физико-математических наук Лариса Панина рассказала, что в кобальтовых сплавах при низком напряжении железо осаждается быстрее, при повышении напряжения соотношение выравнивается. В сплавах, где вместо кобальта используется никель, ситуация иная: при высоком напряжении доля железа в сплаве значительно увеличивается.

«Таким образом, изменение напряжения позволяет регулировать не только количество меди, но и соотношение между железом и магнитным металлом. Различие этих фаз влияет на магнитные характеристики материала, что позволяет наделить провода необходимыми свойствами на этапе осаждения», — добавила Лариса Панина.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда.

НИТУ МИСИС

88 статей

Университет науки и технологий МИСИС — это ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов; первый в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета». Первое место в России и ТОП-100 в мире в рейтинге QS Materials Science за 2023 год. В университете действуют 45 научно-исследовательских лабораторий и 3 научных центра мирового уровня. В состав НИТУ МИСИС входят 8 институтов, 4 филиала в России и 2 за рубежом.

Показать больше