Magneettis-sähköinen materiaali

Uusi multiferroinen materiaali, jonka Berkeley Labin ja Cornellin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet, on iso askel kohti ultra-low power elektroniikkaa.

Tutkijat ovat onnistuneesti yhdistäneet ferrosähköistä ja ferrimagneettista materiaaleja siten, että niiden suuntausta voidaan ohjata pienellä sähkökentällä lähellä huoneen lämpötilaa. Tällainen saavutus voisi viedä kohti erittäin pienen tehonkäytön mikroprosessoreita, muistipiirejä ja seuraavan sukupolven elektroniikkaa.

Tutkijoiden koostama lutetiumrautaoksidin (LuFeO3) ohutkalvon tiedetään olevan vahvasti ferrosähköinen mutta ei voimakkaasti magneettisinen. Se koostuu erilaisista vuorottelevista lutetiumin ja rautaoksidien kerroksista.

Aikaansaatu rakenne muutti merkittävästi materiaalin ominaisuuksia ja tuotti voimakkaasti ferrimagneettisen kerroksen lähellä huoneen lämpötilaa. Testattaessa materiaalia osoitti, että ferrimagneettiset atomit seurasivat ferrosähköisten naapuriensa linjausta sähkökentällä ohjattuna.

Tutkijat etsivät vähemmän energiaa kuluttavia vaihtoehtoja nykyiselle puolijohde-elektroniikalle uusista suunnista. Yksi niistä liittyy ferroisiin materiaaleihin. Ferrosähköisten tärkeimpiin etuihin kuuluvat niiden palautuva polarisaatio vasteena pienitehoisille sähkökentille ja niiden kyky pitää polarisoitunutta tilaansa ilman jatkuvaa käyttötehoa.

Ferro- ja ferrimagneettisuudella on samanlaisia piirteitä kuten esimerkiksi vaste magneettikentille ja niitä käytetään kiintolevyissä ja antureissa.

Yhdistää ferrosähköisiä ja ferrimagneettisia materiaaleja yhdeksi multiferroiseksi kalvoksi voisi yhdistää molempien edut ja mahdollistaa laajemmat muistisovellukset minimaalisilla tehovaatimuksilla.

Kuvassa näkyvät samankeskiset kuviot ferrosähköisillä "ylös" ja "alas" polarisaatiolla (punainen ja turkoosi) lutetiumferriittikalvossa on luotu sähkökentän avulla. Valoemission elektronimikroskopian harmaasävykuvio osoittaa, että magnetismi seuraa ferrosähköistä rakenneta vaikka mitään magneettikenttää ei ole sovellettu.

Aiheesta aiemmin:

Sähkö ja magnetismi löysivät toisensa

Sähkö ja magnetismi samassa materiaalissa