Мультиферроики подружили с кремниевой электроникой

Новые функциональные материалы — класс материалов на основе оксидов. В частности, к ним относятся мультиферроики, сочетающие в себе ферромагнитное и сегнетоэлектрическое упорядочения; топологические изоляторы, внутри объема представляющие собой диэлектрики и проводящие ток на поверхности; а также новые сегнетоэлектрические материалы. Все они рассматриваются как потенциально применимые в области изготовления альтернативных сенсоров, энергонезависимой памяти и микроэлектромеханических схем (MEMS).

«Как правило, эти новые оксиды выращиваются на основе, несовместимой с вычислительными устройствами», — пояснил профессор Джей Нараян.

В новом исследовании ученые с помощью МЛЭ создали псевдоморфные пленки, выполняющие роль буфера между кремниевой основой и новыми функциональными материалами. Выбор последних при этом зависит от типа пленки. Так, в случае мультиферроиков используется сочетание пленок из нитрида титана, оксида магния, оксида стронция и манганита лантана стронция. Для топологических изоляторов буферный слой изготавливается из оксида магния и нитрида титана.

Отмечается, что при совмещении материалов пленки выравниваются по плоскости кристаллов и атомарногладкой подложки, что обеспечивает надежное сообщение слоев.

«Это может быть полезно для фиксации и сбора данных, их обработки, прогнозирования — и все на базе одного компактного чипа, — подчеркнул Нараян. — При этом операции будут более быстрыми, эффективными и позволят производить более мобильные устройства».

Кроме того, упомянутая технология, уже получившая патент, может применяться при создании «умных светильников». В настоящее время светодиоды для таких светильников интегрируются с сапфировыми подложками, которые не вполне совместимы с кремниевым оборудованием.

Молекулярно-лучевая эпитаксия (молекулярно-пучковая эпитаксия, МПЭ) — методика наращивания кристаллических материалов в условиях сверхвысокого вакуума. Позволяет выращивать слоистые структуры из различных полупроводников с моноатомными гладкими гетерограницами и заданным профилем легирования, в том числе квантовые точки, квантовые нити и псевдоморфные пленки.