Un team di scienziati del Centro scientifico di Krasnoyarsk (Dipartimento siberiano dell'Accademia delle scienze russa) e dell'Università federale siberiana ha sintetizzato pellicole ferromagnetiche di cristalli sottili e ha sviluppato una tecnologia per la loro modellatura. I film elaborati possono essere utilizzati in chip elettronici e spintronici. I risultati dello studio sono stati pubblicati in Film solidi sottili .

Il team ha creato film spessi da centinaia a decine di nanometri, costituito da siliciuri di ferro sintetizzati su un substrato di silicio. I siliciuri di ferro sono composti di ferro e silicio che di solito hanno proprietà ferromagnetiche se soggetti a determinate temperature. Esistono anche siliciuri di ferro non magnetici con caratteristiche ottiche uniche che possono essere utilizzate in modo pratico.

Pellicole come questa sono utilizzate come parti attive nei dispositivi ottici e fotonici, così come in chip elettronici e spintronici integrati. I film ferromagnetici sottili aprono molte prospettive per la spintronica (un'area scientifica che prevede la creazione di dispositivi di memorizzazione ed elaborazione delle informazioni). Dispositivi come questo consumano meno energia elettrica e hanno velocità operative più elevate rispetto a quelli elettronici tradizionali.

Però, per sviluppare tali dispositivi, gli scienziati hanno bisogno che i film siano modellati in modo specifico. Significa che un modello deve essere applicato a film sintetizzati, e devono essere tagliati secondo esso. Fare così, gli scienziati usano l'incisione. La tecnica può essere umida (chimica) o secca (plasma, ione reattivo, o solo ioni). Nel corso dell'incisione a umido, una pellicola viene posta in un liquido, un agente di incisione che dissolve il resto. Prima di ciò, gli scienziati coprono le pellicole con "maschere" utilizzando la fotolitografia per definire la configurazione richiesta. Tale maschera protegge la parte desiderata del film dalla risoluzione. Nell'incisione a secco, lo stesso risultato si ottiene utilizzando un gas che distrugge il materiale fisicamente o chimicamente.

"Abbiamo ampliato l'applicazione di questo approccio, lo estese a nuove leghe ferro-silicio, e ha dimostrato che funziona. Abbiamo anche determinato la velocità di incisione e sviluppato un micro-dispositivo. Gli stessi metodi possono essere utilizzati per la produzione di diverse strutture in elettronica, fotonica e altre applicazioni, " ha detto Anton Tarasov, coautore dell'articolo, candidato di scienze fisiche e matematiche, un collaboratore scientifico del Kirensky Institute of Physics (FRC KSC di SD RAS), e tutor senior presso l'Università Federale Siberiana.

Gli scienziati sottolineano che un grande vantaggio dei nuovi film non sono solo le loro proprietà elettroniche e magnetiche, ma compatibilità con i semiconduttori tecnologici più diffusi. Significa che questi film possono essere coltivati ​​su basi fatte di silicio, germanio, e arseniuro di gallio. Ciò aiuterà il team a ottenere film sottili di alta qualità con forme e geometrie specifiche in un modo più semplice ed economico. Inoltre, i risultati ottenuti aumentano la selezione di materiali che gli scienziati possono utilizzare per sviluppare dispositivi.

"Utilizzando questa tecnologia, si possono creare dispositivi spintronici o fotonici, perché i siliciuri di ferro hanno proprietà applicabili in queste aree della scienza. Proprio adesso, stiamo coltivando nuovi film e studiando gli effetti che dipendono dalla loro topologia, " ha concluso lo scienziato.