Un equipo de científicos del Instituto de Ciencia Tokio, dirigido por el profesor Pham Nam Hai, ha desarrollado un semiconductor ferromagnético (FMS) que funciona a temperaturas más altas que cualquier material similar reportado hasta ahora. Según sus hallazgos, publicado en Apliced ​​Physics Letters (vol. 126, número 16, 24 de abril de 2025), el material alcanza una temperatura de curie (TC) de hasta 530 K, muy por encima de la temperatura condición.

Para aquellos que no están familiarizados, la temperatura de Curie es la temperatura específica a la que un material ferromagnético (como el hierro o ciertos semiconductores) pierde su imantación permanente y se vuelve paramagnético.

Los materiales FMS son conocidos por combinar propiedades eléctricas y magnéticas, lo que los hace prometedores para dispositivos espintrónicos que usan la carga y el locución de los electrones. Entre ellos, los semiconductores III-V-V-V dopados con Fe como (In, Fe) SB y (Ga, Fe) SB se han destacado correcto a su potencial de suspensión TC. Pero traer una gran cantidad de rudimentos magnéticos como el hierro sin dañar la estructura cristalina ha sido un gran desafío.

En intentos anteriores, materiales como (GA, MN) como tenían títulos de TC bajos y no se podían usar de modo efectiva a temperatura condición. Si aceptablemente la investigación inicial logró alcanzar un TC de 420 K, eso todavía no era suficiente para la operación estable del mundo efectivo.

En este nuevo estudio, el equipo de Tokio encontró una forma de evitar el problema. Crecieron películas delgadas de (GA, Fe) SB utilizando una técnica llamamiento crecimiento de flujo de paso en sustratos GAA (100) que estaban levemente en ángulo, aproximadamente 10 ° fuera del eje. Este método les permite sumar hasta el 24% de Fe sin arruinar la estructura del material.

Gracias a esta técnica, crearon (Ga₀.₇₆fe₀.₂₄) películas SB con temperaturas curie entre 470 K y 530 K, la más ingreso reportada hasta ahora en la investigación de FMS.

“En las muestras SB convencionales (GA, Fe), prolongar la cristalinidad a niveles altos de dopaje de Fe fue un problema persistente. Al aplicar la técnica de crecimiento de flujo de paso en sustratos vicinales, abordamos con éxito este desafío y logramos el TC más suspensión del mundo en FMSS”, dijo el profesor Hai.

Para confirmar el comportamiento atractivo, el equipo utilizó espectroscopía de dicroísmo circular atractivo, que verifica cómo la luz interactúa con estados electrónicos polarizados por locución. Incluso analizaron datos de magnetización utilizando gráficos de Arrott, una técnica utilizada para identificar la temperatura donde el material se vuelve atractivo.

El momento atractivo de cada átomo de Fe en la muestra midió cerca de de 4.5 μB, que está cerca del ideal 5 μB esperado para los iones Fe³⁺ en una estructura de mezcla de zinc. Eso es aproximadamente el doble del momento atractivo del metal de hierro ordinario (α-Fe).

Incluso probaron la durabilidad a grande plazo. Una película flaca de 9.8 nm almacenada al distinción franco durante 1,5 primaveras aún mostró fuertes propiedades magnéticas, aunque el TC cayó levemente a 470 K.

“Nuestros resultados demuestran la viabilidad de elaborar FMS de suspensión TC que son compatibles con las operaciones de temperatura condición, lo cual es un paso crucial en dirección a la realización de dispositivos espintronic”, agregó el profesor Hai. Este trabajo muestra cómo el control cuidadoso de los métodos de crecimiento y el diseño de materiales puede conducir a semiconductores más prácticos y poderosos para futuros electrónica o espintonía basada en locución.

Si se pregunta qué hace que este exclusivo, Spintronics prometa fugas en dilación de poca o parte, bajo consumo de energía, increíble resistor, excelentes actuaciones de lectura-escritura, todo en un paquete no volátil, y se dice que se integra fácilmente con los circuitos electrónicos basados ​​en CMOS actuales. Magnetoresistive RAM (MRAM) a almohadilla de locución es todavía un candidato a la memoria universal.

Fuente: Instituto de Ciencias Tokio, AIP Publishing

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