Российские учёные нашли способ придать оксиду галлия магнитные свойства при комнатной температуре. Для этого они добавили в материал железо и впервые получили монокристаллы с признаками магнитного упорядочения. Разработка может пригодиться при создании энергоэффективной памяти и других устройств на основе спинтроники.
Исследователи из СПбГЭТУ «ЛЭТИ», ФТИ им. Иоффе РАН и СПбГУ вырастили кристаллы оксида галлия с высокой концентрацией железа. Материал получили раствор-расплавным методом, а затем изучили его структуру и магнитные характеристики.
Рентгеновская дифракция показала, что атомы железа частично заменяют галлий в кристаллической решётке, не разрушая её. При этом магнитометрия обнаружила признаки упорядочения магнитных моментов уже при комнатной температуре. По результатам моделирования учёные предположили, что основной магнитный эффект возникает в небольшой области около границы двойникования, где железа может быть больше всего.
Оксид галлия считается перспективным широкозонным полупроводником и рассматривается как один из кандидатов на замену кремния в силовой электронике. Такие материалы особенно интересны для работы с высокими напряжениями, поскольку позволяют уменьшать потери энергии.
Если дальнейшие исследования подтвердят возможность получения устойчивого ферромагнетизма, легированный железом оксид галлия сможет использоваться в спинтронике. Это направление предполагает управление не только электрическими, но и магнитными свойствами материала, что в перспективе позволит объединить энергоэффективную электронику и хранение данных в одном кристалле.
