05.02.2010
На рис: Кристаллическая структура минерала котоита. Атомы кислорода красного цвета, атомы магния – в центрах зеленых октаэдров. Атомы бора в центрах голубых треугольников, соединенных с атомами кислорода. Derek Stewart
Открытия в электронике часто обусловлены правильным выбором материала для прибора, так было в случае с вольфрамом в лампочках или с кремнием для транзисторов. Ученые из Корнельского университета считают, что минерал котоит Mg3[BO3]2 (названный по имени японского геолога и петрографа Б. Кото) может оказаться идеальным изолятором для устройств хранения памяти с туннельными соединениями. Они используются в современных компьютерах, мобильных телефонах и датчиках магнитного поля.
Магнитные туннельные соединения – это сэндвич из двух магнитов обычно на основе железа и оксида в несколько нанометров толщиной. Электроны туннелируют между двумя магнитами. Они используются как очень чувствительные магнитные сенсоры или как считывающие головки для жестких дисков, так как токи прибора зависят от относительной ориентации магнитных полюсов железных слоев.
В настоящее время в промышленности большинство туннельных соединений используют оксид алюминия в качестве изолятора. Изолятор следующего поколения - оксид магния — ученые используют в лабораториях, его структура из кубических кристаллов более эффективно фильтрует электроны. Джон Рид (John Read, the National Institute of Standards and Technology), бывший студент Корнельского университета случайно обнаружил, что бор, который используется при изготовлении магнитных туннельных соединений для однородности, протекал в изолятор, образуя кристалл, а не рассеивался, как предполагалось. При этом прибор продолжал работать.
Тогда команда под руководством Дерека Стюарта из Корнельского университета приступила к исследованию свойств материала. Это оказался котоит (Mg3B2O6), оксид марганца, дополненный двумя атомами бора. Его кристаллическая форма отличается от таковой у оксида бора, но не мешает хорошему туннелированию электронов. Ученые использовали функционалы плотности и компьютерные кластеры Интела (the Intel Cluster at CNF) и показали, что орторомбическая форма такого кристалла может привести к более эффективному фильтрованию электронов по сравнению с кубической симметрией оксида магния. Таким образом, и предложенные ими туннельные соединения (FeCo|Mg3B2O6|FeCo) окажутся более эффективными.
New Type of Magnetic Tunnel Junction Based on Spin Filtering through a Reduced Symmetry Oxide: FeCo|Mg3B2O6|FeCo. Derek A. Stewart. Nano Lett., 2010, 10 (1), pp 263–267.
http://www.news.cornell.edu/stories/Jan10/StewartMagnetic.html
