Поскольку наш мир модернизируется быстрее, чем когда-либо прежде, постоянно растет потребность в более совершенной и быстрой электронике и компьютерах. Спинтроника - это новая система, которая использует спин электрона, в дополнение к состоянию заряда, для кодирования данных, что делает всю систему более быстрой и эффективной. Для реализации потенциала спинтроники требуются ферромагнитные нанопроволоки с высокой коэрцитивной способностью (устойчивостью к изменениям намагниченности). Особенно L1₀- упорядоченные (тип кристаллической структуры) кобальт-платиновые (CoPt) нанопроволоки.

Обычные процессы изготовления для L1₀- упорядоченные нанопроволоки включают термическую обработку для улучшения физических и химических свойств материала, процесс, называемый отжигом на кристаллической подложке; перенос рисунка на подложку с помощью литографии; и, наконец, химическое удаление слоев с помощью процесса, называемого травлением. Исключение процесса травления путем непосредственного нанесения нанопроводов на кремниевую подложку привело бы к заметному улучшению процесса изготовления спинтронных устройств. Однако, когда непосредственно изготовленные нанопроволоки подвергаются отжигу, они имеют тенденцию превращаться в капли в результате внутренних напряжений в проволоке.

Недавно группа исследователей во главе с профессором Ютакой Маджимой из Токийского технологического института нашла решение этой проблемы. Команда сообщила о новом процессе изготовления, позволяющем L1₀-упорядоченные нанопроволоки CoPt на кремнии/диоксиде кремния (Si/SiO₂) субстраты. Рассказывая о своих исследованиях, опубликованных в Наноразмерные достижения, Профессор Маджима говорит: "Наш метод упорядочения, индуцированный наноструктурой, позволяет напрямую изготавливать ультрадисперсные L1₀- упорядоченные нанопроволоки CoPt с узкой шириной в масштабе 30 нм, необходимой для спинтроники. Этот метод изготовления в дальнейшем может быть применен к другим L1₀- упорядоченные ферромагнитные материалы, такие как соединения железо-платина и железо-палладий."

В этом исследовании исследователи впервые нанесли покрытие Si / SiO₂ подложку с материалом, называемым "резист", и подвергли ее электронно-лучевой литографии и испарению, чтобы создать трафарет для нанопроводов. Затем на подложку наносится многослойный слой CoPt. Осажденные образцы затем были "сняты", оставив после себя нанопроволоки CoPt. Затем эти нанопроволоки были подвергнуты высокотемпературному отжигу. Исследователи также исследовали изготовленные нанопроволоки, используя несколько методов определения характеристик.

Они обнаружили, что нанопроволоки приобрели L1₀- упорядочивание в процессе отжига. Это преобразование было вызвано межатомной диффузией, поверхностной диффузией и чрезвычайно большим внутренним напряжением при ультрамалых радиусах кривизны нанопроволок в масштабе 10 нм. Они также обнаружили, что нанопроволоки обладают большой коэрцитивной силой в 10 килоЭрстедов (kOe).

По словам проф. Маджима, "Внутренние напряжения на наноструктуре здесь вызывают L1₀- заказываю. Это другой механизм, чем в предыдущих исследованиях. Мы надеемся, что это открытие откроет новую область исследований под названием "материаловедение и инженерия, основанные на наноструктурах"."

Широкая применимость и удобство новой технологии изготовления, несомненно, внесут значительный вклад в область исследований в области спинтроники.