För att förverkliga nästa generation av enheter för informationsbehandling baserat på nya fenomen som spintronics, multiferroics, magnetooptik, och magnonics, deras beståndsdelar måste utvecklas. De senaste snabba framstegen inom nanoteknik gör att vi kan tillverka nanostrukturer som är omöjliga att få i naturen.

Dock, komplexa magnetoxider är ett av de mest komplicerade materialsystemen när det gäller utveckling och analys. Dessutom, den detaljerade mekanismen är okänd genom vilken förändringar i atomkomposition som inte påverkar den övergripande strukturen leder till drastiska förändringar i materialegenskaper även om materialstrukturen är liknande.

Nu, forskare på Spin Electronics Group på Toyohashi Tech och vid Myongji University, Harbin Institute of Technology, Massachusetts Institute of Technology, Universidad Técnica Federico Santa María, University of California, San Diego, och Trinity College Dublin fann att nanoskala pelarformad distribution av järn i strontiumtitanat (STF) förändrar dess magnetiska och magnetooptiska svar drastiskt. Förvånande, det polykristallina provet visade starkare magnetism än enkel kristallin film.

"I vanliga oxidsystem, magnetiska och magnetooptiska effekter är starkare i högordnade strukturer. Med andra ord, enda kristallint material är bättre för att erhålla bättre magnetiska egenskaper, "förklarar biträdande professor Taichi Goto, "Dock, järnsubstituerat strontiumtitanat som avsatts vid visst syretryck är annorlunda. "

STF -filmerna framställdes genom pulserad laseravsättning vid olika tryck direkt på kiselsubstrat, och kristallin struktur och magnetiska egenskaper karakteriserades systematiskt. Ett prov som deponerades vid ett visst tryck visade betydligt starkare magnetism och större Faradays rotationsvinkel (magnetooptiska effekter) vid rumstemperatur. Flera tester som analyserar syre -stökiometri och motsvarande Fe -valenstillstånd, struktur och belastningstillstånd, och närvaron av små volymfraktioner av järn avslöjade att nanostrukturen och gruppering av elementen förbättrade magnetismen.

Dessa resultat visar den breda möjligheten att polykristallina filmer används i kiselbaserade anordningar. I det här pappret, integrationen av STF -film med 0,1 mm optisk resonator visades. Ytterligare, integrationen av sådana nya oxider med konventionella enhetskoncept skulle bana väg för intressanta system i framtiden.