Размер шрифта

A
A

Межстрочный интервал

A
A

Цвет

A
A

Исследования ученых ЮФУ помогут увеличить плотность записи информации

01.03.2019

Учёные Научно-исследовательского института физики Южного федерального университета совместно с коллегами из Китайской народной республики исследуют новые соединения мультиферроиков на основе феррита висмута, которые позволят снизить уровень электропотребления в системах считывания/записи и увеличить плотность записи информации. Работа ведётся под руководством старшего научного сотрудника лаборатории мессбауэровской спектроскопии Станислава Кубрина.


Мультиферроики представляют собой материалы, обладающие одновременно магнитными, сегнетоэлектрическими и пьезоэлектрическими свойствами. Особенность мультиферроиков в том, что в этих универсальный материалах магнитные и сегнотоэлектрические упорядочения связаны друг с другом, что позволяет управлять магнитными свойствами материала, используя электрическое поле и наоборот. 

Перспективы применения таких материалов очень широкие: от применения в датчиках электромагнитных полей до новых систем твердотельной памяти. Современные системы памяти, использующие накопители на жёстких магнитных дисках, требуют большого потребления тока, для перемагничивания отдельных ячеек. Применение мультиферроика позволит использовать системы считывания/записи с помощью электрического поля, что значительно снизит электропотребление. Кроме того, наличие двух параметров порядка позволит увеличит плотность записи информации. 
В настоящее время уже имеются мультиферроики на основе материалов-композитов в виде тонких плёнок, которые уже находят себе применение в виде различных датчиков. В этом случае материал устроен многослойно и состоит из перемежающихся слоев сегнетоэлектрика и ферромагнетика. Однако, получение однофазного мультиферроика имеет ряд технологических преимуществ при использовании в виде тонких пленок. 
Перспективным кандидатом для однофазного соединения является BiFeO3 - единственный известный мультиферроик, у которого температуры как сегнетоэлектрического, так и магнитного фазовых переходов значительно превышают комнатную температуру. Так как BiFeO3 антиферромагнетик, необходимо, во-первых, разрушить в нем пространственную спин-модулированная структура (ПСМС) циклоидного типа, которая обуславливает его антиферромагнитные свойства, а, во-вторых, увеличить интенсивность магнитоэлектрических взаимодействий. Обе эти задачи могут быть решены путем создания на основе BiFeO3 твердых растворов, содержащих морфотропную фазовую границу. За счет замещения части ионов Bi3+ и, возможно, Fe3+ другими ионами, разрушается ПСМС и BiFeO3 приобретает ферримагнитные свойства, а вблизи морфотропной фазовой границы значительно усиливаются как электромеханические, так и магнитоэлектрические взаимодействия. Вместе с тем, разрушение ПСМС в BiFeO3 подробно изучено только при замещениях иона Bi3+ лантанидами, а усиление магнитоэлектрических взаимодействий было обнаружено недавно и исследовано только для трех составов системы (1-x)Bi0.9Dy0.1FeO3-xPbTiO3 вблизи морфотропной фазовой границы. В связи с этим актуальным является исследование разрушения ПСМС в BiFeO3 при замещении ионов как в А-, так и в В-подрешетке, экспериментальная проверка возможности вклада незаполненных 6р- орбиталей висмута в магнитный суперобмен (такой вклад 6р- орбиталей свинца недавно был обнаружен в мультиферроике PbFe0.5Nb0.5O3), поиск морфотропных фазовых границ в других мультиферроидных твердых растворах. 
В Южном федеральном университете сегодня имеется большой задел по исследованию таких и аналогичных структур. В ближайшее время учёные планируют получить фундаментальные результаты, нацеленные на дальнейшее практическое применение. 

Данное исследование получило поддержку РФФИ (проект № 19-52-53030 ГФЕН_а)

Краткая ссылка на новость sfedu.ru/news/60320