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O desafio de fabricar nanofios diretamente em substratos de silício para a criação da próxima geração de eletrônicos foi finalmente resolvido por pesquisadores da Tokyo Tech. A spintrônica de próxima geração levará a melhores mecanismos de armazenamento de memória nos computadores, tornando-os mais rápidos e eficientes.
À medida que nosso mundo se moderniza mais rápido do que nunca, há uma necessidade cada vez maior de eletrônicos e computadores melhores e mais rápidos. Spintronics é um novo sistema que utiliza o spin de um elétron, além do estado de carga, para codificar os dados, tornando todo o sistema mais rápido e eficiente. Nanofios ferromagnéticos com alta coercividade (resistência a mudanças na magnetização) são necessários para realizar o potencial da spintrônica. Especialmente eu10nanofios de cobalto-platina (CoPt) ordenados (um tipo de estrutura cristalina).
Processos convencionais de fabricação para eu10– os nanofios encomendados envolvem tratamento térmico para melhorar as propriedades físicas e químicas do material, processo chamado de recozimento no substrato cristalino; a transferência de um padrão para o substrato por meio de litografia; e, finalmente, a remoção química das camadas através de um processo chamado gravura. A eliminação do processo de gravação pela fabricação direta de nanofios no substrato de silício levaria a uma melhoria acentuada na fabricação de dispositivos spintrônicos. No entanto, quando os nanofios fabricados diretamente são submetidos ao recozimento, eles tendem a se transformar em gotículas como resultado das tensões internas no fio.
Recentemente, uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor Yutaka Majima, do Instituto de Tecnologia de Tóquio, encontrou uma solução para o problema. A equipe relatou um novo processo de fabricação para fazer eu10nanofios de CoPt encomendados em silício/dióxido de silício (Si/SiO2) substratos. Falando sobre suas pesquisas, publicadas em Avanços em nanoescala, Prof. Majima diz: “Nosso método de ordenação induzida por nanoestrutura permite a fabricação direta de ultrafinos eu10nanofios CoPt encomendados com as larguras estreitas de escala de 30 nm necessárias para spintrônica. Este método de fabricação pode ainda ser aplicado a outros eu10-materiais ferromagnéticos ordenados, como compostos de ferro-platina e ferro-paládio.”
Neste estudo, os pesquisadores primeiro revestiram um Si/SiO2 substrato com um material chamado ‘resist’ e submeteu-o a litografia por feixe de elétrons e evaporação para criar um estêncil para os nanofios. Em seguida, depositou-se uma multicamada de CoPt sobre o substrato. As amostras depositadas foram então ‘levadas’, deixando para trás nanofios de CoPt. Esses nanofios foram então submetidos ao recozimento de alta temperatura. Os pesquisadores também examinaram os nanofios fabricados usando várias técnicas de caracterização.
Eles descobriram que os nanofios assumiram eu10-pedido durante o processo de recozimento. Essa transformação foi induzida por interdifusão atômica, difusão superficial e estresse interno extremamente grande nos raios de curvatura de escala ultrapequenos de 10 nm dos nanofios. Eles também descobriram que os nanofios exibiam uma grande coercividade de 10 kiloOersteds (kOe).
De acordo com o Prof. Majima, “As tensões internas na nanoestrutura aqui induzem a eu10-encomenda. Este é um mecanismo diferente do que em estudos anteriores. Esperamos que esta descoberta abra um novo campo de pesquisa chamado ‘ciência e engenharia de materiais induzidos por nanoestrutura’”.
A ampla aplicabilidade e conveniência da nova técnica de fabricação certamente trará uma contribuição significativa para o campo da pesquisa em spintrônica.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Instituto de Tecnologia de Tóquio. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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