ѕриключени€ электроники

ѕриключени€ электроники

јлександр ћорозов: «Ќайти поле, на котором вы получите интересные и важные результаты первыми, – очень большое везение. я уже 36 лет в физической науке, и за всЄ врем€ таких изюминок у мен€ было штук п€ть-шесть. ‘рустраци€ – одна из них»

 

ћикроэлектроника в ожидании чудес. ќткрытие €влени€ гигантского магнетосопротивлени€, благодар€ которому Ємкость жЄсткого диска увеличилась сразу на два пор€дка, вдохновило учЄных на новые подвиги, в частности на поиск достойной замены оперативной пам€ти. ≈сли эта задача решитс€, привычна€ техника кардинально изменитс€, например, компьютер при включении без вс€ких ожиданий и загрузок начнЄт работу на «прерванном месте». ќ том, каким видит будущее микроэлектроники мирова€ наука и какой вклад в этот прогресс внос€т российские учЄные, – в интервью с проректором ћосковского государственного технического университета радиотехники, электроники и автоматики (ћ√“” ћ»–Ёј) јлександром ћорозовым.

јлександр »горевич, электронна€ промышленность очень быстро впитывает научные теории и разработки, так что учЄные, наверное, лучше всех аналитиков знают, что ждЄт эту отрасль завтра.  акие перемены наиболее веро€тны и ожидаемы?

– ƒействительно, эта отрасль очень бурно развиваетс€. ≈сли на рубеже 90-х годов прошлого века объЄм жЄстких дисков наших персональных компьютеров был пор€дка сотни мегабайт, то к середине 90-х годов он увеличилс€ раз в дес€ть, после чего очень быстро вырос до сотни гигабайт. —егодн€ Ємкость жЄсткого диска приближаетс€ к терабайту. Ётот качественный скачок произошЄл благодар€ открытию €влени€ гигантского магнетосопротивлени€, сделанного в 1988 году научными группами под руководством француза јльберта ‘ерта и немца ѕитера √рюнберга, которым в 2007 году за это открытие была присуждена Ќобелевска€ преми€. ѕромышленность мгновенно восприн€ла это открытие, по-моему, даже быстрее, чем физики его окончательно осмыслили. ‘ирмы, выпускающие жЄсткие диски, сделали новые считывающие головки, более чувствительные к магнитному полю, и более мелкие дорожки на диске. –езультат – на той же площади жЄсткого диска стало записыватьс€ существенно больше информации, Ємкость диска увеличилась сразу на два пор€дка. Ёто, естественно, вызвало бум в области магнетоэлектроники. Ќачались активные исследовани€, в ходе которых были найдены и другие эффекты в русле этого открыти€. ¬ первую очередь – возможность создани€ магнитной энергонезависимой пам€ти, котора€, наверное, скоро придЄт на смену нынешней оперативной пам€ти. —егодн€ при выключении компьютера стираетс€ всЄ, что было в оперативке, и при включении нужно снова обращатьс€ к относительно медленному жЄсткому диску, то есть тратить врем€. — новой пам€тью этих неудобств не будет: компьютер после включени€ без вс€ких загрузок и ожиданий сразу начнЄт работу на том месте, на котором остановилс€. ¬ будущем така€ пам€ть заменит и жЄсткий диск, и флеш-пам€ть. «акономерен вопрос: почему до сих пор этого не произошло? ƒело в том, что эта пам€ть (по-английски она сокращЄнно называетс€ MRAM, по-русски – магнетнорезистивна€ пам€ть) довольно трудно вписываетс€ в обычную технологическую цепочку, основанную на применении кремниевых полупроводников.   тому же она очень дорога€, раз в сто дороже оперативной. ≈стественно, на еЄ внедрение в промышленных масштабах пока никто не пойдЄт. ’от€ первопроходцы уже есть, в частности Motorola еЄ использовала в своих телефонах, сделав чип пам€ти на основе MRAM. Ќо чтобы технологи€ стала массовой, еЄ надо доводить до ума, снижать стоимость, адаптировать к существующим технологи€м.

 акой вклад в этот прогресс внос€т учЄные-теоретики из ћ»–Ёј, не прив€занные ни к экспериментаторам, ни к промышленности?

– ƒа, мы занимаемс€ исключительно теоретическими исследовани€ми. ѕоскольку упом€нутые технологии в –оссии не получили распространени€ – ни жЄсткие диски, ни MRAM у нас не производ€тс€, насколько € знаю, мы действительно ни к кому не прив€заны. »зучаем магнитные наноструктуры, в которых был обнаружен эффект гигантского магнетосопротивлени€. ѕростейша€ така€ структура состоит из двух ферромагнитных металлических слоЄв, разделЄнных слоем немагнитного, или антиферромагнитного металла, и носит название «спиновый вентиль». ќказалось, что шероховатость границ раздела слоЄв, имеющих толщину пор€дка одного нанометра, кардинальным образом вли€ет на их магнитные свойства. Ёто только теоретики люб€т считать, что границы идеально гладкие. ¬ жизни это не так. ƒо начала наших исследований было известно, что наличие на границе раздела ферромагнитного и антиферромагнитного слоЄв атомных ступеней, измен€ющих толщину сло€ на одну атомную плоскость, ведЄт к возникновению фрустраций обменного взаимодействи€ между сло€ми. ѕри этом однородное распределение магнитных параметров пор€дка уже не отвечает минимуму энергии. Ќаша научна€ группа поставила перед собой цель – предсказать, какое распределение магнитных параметров пор€дка в пространстве возникнет в зависимости от толщины слоЄв и рассто€ни€ между кра€ми атомных ступеней на границе раздела, и успешно реализовала еЄ дл€ случа€ двухслойных наноструктур ферромагнетик – антиферромагнетик и спин-вентильных структур с антиферромагнитной прослойкой. ћы первыми решили эту интересную фундаментальную задачу. «ачем это нужно с практической точки зрени€? «нание фазовой диаграммы позвол€ет правильным выбором технологических параметров получить ту шероховатость границ раздела слоЄв, котора€ обеспечит достижение оптимальных характеристик данного магнетоэлектронного устройства.  онечно, дл€ этого требуетс€ больша€ работа технологов, но, не име€ перед собой наших теоретических расчЄтов, технолог может проводить этот поиск только методом случайных проб и ошибок, то есть методом «тыка».

 ак восприн€ло мировое научное сообщество ваши теории?

– ”чЄные, работающие в этой области, признают наш приоритет. ¬ частности, мы предсказали новый тип доменных стенок – доменные стенки, порождЄнные фрустраци€ми. »х толщина оказалась существенно меньшей, чем толщина традиционных доменных стенок, причЄм она измен€лась по мере удалени€ от границы раздела слоЄв. Ќаша работа была опубликована в 1998 году в отечественном «∆урнале экспериментальной и теоретической физики» («∆Ё“‘»). ƒолго уговаривали экспериментаторов проверить нашу теорию, но дл€ этого требовалось нанометровое разрешение при исследовании магнитных свойств, а таких возможностей у наших коллег, как правило, не было. Ќаконец, в 2004 году в американском журнале Physical Review Letters по€вилась публикаци€ немецких учЄных из »нститута физики микроструктур ћакса ѕланка в ’алле (Max-Planck-Institut fur Mikrostrukturphysik, Halle), в которой наши предсказани€ были подтверждены экспериментально. ѕравда, немецкие учЄные, по всей видимости, не читали нашу статью, хот€ «∆Ё“‘» переводитс€ на английский €зык, поэтому начали ссылатьс€ на нас не сразу, а только после того, как мы им указали на нашу публикацию.

√руппа италь€нских учЄных из ѕолитехнического института ћилана экспериментально обнаружила разбиение ферромагнитных слоЄв в наноструктурах «ферромагнетик – антиферромагнитный оксид – ферромагнетик» на нанодомены, а также переход из нанодоменного к однородному состо€нию с изменением толщины сло€. ќни нашли только одну теорию, котора€ объ€сн€ла наблюдаемые €влени€, – нашу, и достаточно активно на нас ссылаютс€.

ћожем ещЄ похвастатьс€, что нас приглашали писать главы дл€ двух изданных в —Ўј и √ермании монографий, посв€щЄнных гигантскому магнетосопротивлению и свойствам антиферромагнитных оксидов. ѕричЄм мы не занимались маркетингом, издатели сами к нам обратились и попросили рассказать о нашей де€тельности, о магнитной фазовой диаграмме, фрустраци€х и так далее. Ќо вообще-то всЄ, что хотели, по этой теме мы уже сделали, все результаты опубликовали, так что пора братьс€ за что-то новое.

”же известно, над чем будете работать?

– ¬ выборе направлени€ исследовани€ будем отталкиватьс€ от собственных знаний, умений и интереса к теме.  онечно, найти поле, на котором вы получите интересные и важные результаты первыми, – очень большое везение.  ак говорил ќстап Ѕендер, плодотворна€ дебютна€ иде€ – это больша€ редкость. я уже 36 лет в физической науке, и за всЄ врем€ таких изюминок у мен€ было штук п€ть-шесть. ‘рустраци€ – одна из них. Ќо большие самородки здесь уже точно выбраны. ћожно, конечно, и дальше мыть песок в надежде, что там есть золото, но всЄ-таки это уже не столь интересно. ѕринципиально новых результатов вы уже не получите.  ак человек, воспитанный в жЄстких требовани€х, считаю, что, если экспериментаторам понадоб€тс€ какие-то тонкости, им, конечно, надо помочь разобратьс€, а в том, чтобы просто увеличивать число параметров, рисовать многомерные фазовые диаграммы, смысла уже не вижу.

»сточник: «Ќаука и технологии в –оссии»

  • ƒата публикации: 29.07.2011
  • 1248
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150