Forskere integrerer enkeltkrystal BFO ​​på en siliciumchip, åben dør til smarte enheder

(Phys.org) —Forskere fra North Carolina State University har for første gang integreret et materiale kaldet vismutferrit (BFO) som en enkelt krystal på en siliciumchip, åbner døren til en ny generation af multifunktionelle, smarte enheder.

BFO har både ferromagnetiske og ferroelektriske egenskaber, hvilket betyder, at det kan magnetiseres ved at føre en elektrisk strøm gennem materialet. Potentielle applikationer for BFO omfatter nye magnetiske hukommelsesenheder, smarte sensorer og spintronics-teknologier.

Integrering af BFO'en i siliciumsubstratet som en enkelt krystal gør BFO'en mere effektiv ved at begrænse mængden af ​​elektrisk ladning, der "lækker" ud af BFO'en til substratet.

"Dette arbejde betyder, at vi nu kan se på at udvikle smarte enheder, der kan mærke, manipulere og reagere hurtigere på data, fordi det hele sker på én chip – dataene behøver ikke at blive videregivet andre steder, " siger Dr. Jay Narayan, John C. Fan Distinguished Chair Professor i Materials Science and Engineering ved NC State og seniorforfatter til et papir, der beskriver arbejdet.

Forskerne fandt også ud af, at de kan skifte polariteten af ​​BFO's magnetfelt med så lidt som fire volt, hvilket kan sammenlignes med den spænding, der er nødvendig i eksisterende integrerede kredsløb. Dette er en nøgle til udvikling af funktionelle teknologier, fordi højere spændinger og felter er upraktiske og bruger mere energi, som kan beskadige og forstyrre elektroniske funktioner.

Tilsvarende fandt forskerne ud af, at en lavstyrke, eksternt magnetfelt – målt ved 300 Ørsted, en enhed for magnetisk feltstyrke – kan også skifte BFO's polaritet. Dette er vigtigt, fordi eksterne magnetfelter ikke genererer varme i BFO'en, hvilket kan være vigtigt for nogle applikationer.