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俄罗斯研发出新型磁性半导体材料
2019/06/04

  来自俄科学院西伯利亚分院网站的报道,该分院半导体物理所、无机化学所及核物理所的联合科研团队合成出“硅 – 锗 – 锰”磁性半导体材料,材料的导电性在磁场作用下可发生变化,可用于诸如量子计算机、自旋晶体管等微电子领域元器件的制造。相关成果发布在“试验和理论物理”科学期刊上。

  科研团队采用系列试验研究了“硅 – 锗”系半导体材料的结构和性能,确定出“硅 – 锗 – 锰”磁性半导体材料合成的最佳工艺参数。材料的合成是在分子束外延装置上进行,在标准硅片上生长出锗单晶层,由于硅和锗的晶格具有不重合性,其晶界发生变形,从而形成微电子元器件,光滑硅片表面沉积三层锗单晶层后所形成的粗糙点即为锗单晶的“量子点”,在单晶生长的同时启动硅片的锰元素杂化处理,从而合成出“硅 – 锗 – 锰”磁性半导体材料。锰的杂化浓度和材料的合成温度是此项技术的重要工艺参数,科研团队实验确定锰的最佳浓度为2%,而合成温度为 400 oС。此项技术的关键点在于需要将锰原子严格安置在“量子点”特定的位置上,只有这样材料才具有磁性。

  半导体材料的导电性取决于特定的条件,比如,温度的变化或杂化处理等,如果杂化元素具有磁性,其杂化处理的结果有可能得到导电性可受磁场控制的半导体材料。此种材料的应用领域之一为自旋电子学,与传统电子学相区别,该领域能量或信息的载体不是电流,而是自旋流,即电子的磁矩。

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