芯片：超薄薄膜仍保留磁性
· BehindLines 编辑部
美国布朗大学（Brown）的研究人员称，他们已经排除了制造超低能耗芯片的一个重大障碍。据 ScienceDaily 的文章（该文转载了 Brown 发布的新闻稿）介绍，他们的技术能够制造出只有几埃厚的铁酸铋薄膜，同时不会丧失其关键的电学和磁学性质。
“死层”问题
多铁性材料兼具电学和磁学性质，可以用极低的电压同时对二者进行调控。文章指出，多铁性材料可用来制造存储和逻辑器件，有望让未来的电子产品大幅降低能耗，包括应对人工智能带来的日益增长的需求。
主要障碍在于：当这些材料被减薄到足以装入此类器件时，它们通常会失去使其具有价值的电学和磁学行为。科学家把这称为“死层”效应。据文章介绍，造成这一现象的有两个原因：原子结构发生畸变，以及内部电场干扰极化，使极化无法维持。
分层结构
该团队由 Brown 的工程学助理教授 Lucas Caretta 领导，他们把铁酸铋沉积在钪酸镝基底上，后者是一种稀土化合物。这种基底的晶体结构尺寸略小，会对铁酸铋形成压缩，有助于保持其原子结构。第二层金属层则用来抵消不需要的电场。
文章引述 Lucas Caretta 的话说：“我们已经确认，死层是可以消除的。这种材料可以做到几乎想多薄就多薄，薄到只有几埃，而且依然具有铁电性和磁性。”研究结果发表在《Nature Materials》期刊上。
一种意想不到的磁性
据文章介绍，这一工艺还使材料表现出交错磁性（altermagnetism），这是一种结合了铁磁性和反铁磁性各自优点的状态。Lucas Caretta 说，铁磁材料相对较慢，其杂散磁场使它们难以在芯片上紧密排布，而反铁磁材料速度更快，但其信号要难检测得多；交错磁性材料则可以做到速度快、结构紧凑，并提供较强的电读出信号。
《Nature Materials》论文的摘要提到了新出现的交错磁性的“特征”。对于四个晶胞厚度的薄膜，摘要描述了一种具有 d 波交错磁序的共线单斜相，并有磁圆二色性和自旋分辨光电子能谱的测量结果作为支撑。
为什么重要
Lucas Caretta 认为，这些结果有可能让多铁性材料更接近低功耗存储和计算器件的实际应用。不过文章明确指出，这项技术在能够集成到商用芯片之前仍需进一步开发；文章还说，这项研究表明，材料领域长期存在的一个限制是可以被克服的。在所查阅的消息来源中，只能看到《Nature Materials》论文的摘要。