Найден способ снижения энергопотребления компьютеров на 2 порядка

09 ноября 2016

Мультиферриком называется искусственный материал, обладающий одновременно, по крайней мере, двумя из 3-х свойств:

  • ферромагнетизмом,
  • ферроэлектризмом,
  • сегнетоэластизмом.

Исследовательская группа, в которую входят представители Корнельского университета и Национальной лаборатории им. Лоуренса (Беркли), провела успешную работу по соединению материалов с ферромагнитными и ферроэлектрическими свойствами. Отличительная особенность нового материала – возможность управления при невысоких температурах расположением ферромагнитных и ферроэлектрических областей с помощью электрического поля.

В своей работу ученые использовали технологию молекулярно-лучевой эпитаксии. Она заключается в послойном формировании вещества на атомном уровне.

Структура нового мультиферрика следующая:

  • десять чередующихся слоев оксида лютеция и оксида железа,
  • одиннадцатый дополнительный слой оксида железа.

Синтезированный мультиферрик стал четвертым материалом с подобными свойствами. Но его отличительная особенность заключается в возможности управления магнитной поляризацией с помощью электрического поля при комнатной температуре (200÷300 К). Это было подтверждено лабораторными тестированиями.

Дальнейшей задачей исследователей является уменьшение уровня напряжения, требующегося для смены поляризации материала. Достичь этого планируется экспериментами с разнообразными подложками при синтезе материала. Как отметил Р. Рамеш (замдиректора Национальной лаборатории им. Лоуренса), имеются все предпосылки для снижения управляющего напряжения до 500 мВ. Если работы увенчаются успехом, то это даст возможность создания действующих устройств на основе мультиферриков.

Применение новый материал может найти в сфере производства микропроцессоров, устройств хранения информации и других электронных компонентов со сверхнизким энергопотреблением.

Мультиферрики и перспективы их применения в электронике

В истории мультиферриков особенно выделяется 2003-ий год, в течение которого произошло 2 важных события:

  • была синтезирована тонкопленочная структура из феррита висмута, способная, несмотря на его диэлектрические свойства, проводить электроток при комнатной температуре,
  • была открыта новая категория мультиферриков, способных под воздействием магнитного поля проявлять ферроэлектризм.

Важными свойствами мультиферриков являются:

  • намного меньшие потребности в энергии при чтении и записи данных, в сравнении с полупроводниками,
  • отсутствие необходимости в постоянном энергоснабжении для сохранения информации.

Таким образом, для работоспособности устройств хранения на основе мультиферриков достаточно кратких электрических импульсов, а не постоянного тока. А это, по оценкам специалистов, позволит снизить энергопотребление электронных устройств на основе этих материалов, в 100 раз.