0: Окей, да, давайте начинать всем добрый вечер. Меня зовут Антон, я вам сейчас расскажу про такую горячую новую тему в современной физике твёрдого тела сразу disclaimer. В этой лекции будет много материала, который предшествует

1: Основной теме лекции. Ну, потому что я так понимаю, что в основном 3 курс у нас здесь сидит, да, есть 1.

2: Почти все, 1. Ага, 1. Ага. Окей. То есть в основном 1, a2 курс есть.

3: 2 нет, a3 есть тоже нет, тогда тогда будем совсем просто пытаться заходить. Окей, тогда это даже будет хорошо, что вы услышите введение в какую-то тему, связанную с магнитизмом в электронике. Вот. А в конце мы, наверное,

4: Приблизимся к тому, что здесь обозначено. Вот, и, может быть кто-то что то поймёт. Но, вообще говоря, эта тема совсем новая. Вот этому открытию альтер магнитизма, которое здесь указано в названии лекции примерно 5 лет. 1 статья была в 2020 году, которая вообще этот термин

5: Поэтому немного людей в мире могут сказать, что они в этом разбираются, я тоже утверждать не буду, но что-то мы попытаемся понять. Вот сначала я, да, какой у нас будет план, будем двигаться постепенно.

6: Сначала я немного расскажу о лаборатории, в которой я работаю здесь, в мфти, затем мы вкратце рассмотрим, какие есть современные проблемы в электронике, которые требуют каких-то новых методов новых материалов, затем я попытаюсь дать такое краткое введение.

7: Того, что такое спинтроника или магнитоэлектроника. Вот как эта тема зарождалась и к чему она пришла сегодня. Только после этого мы будем готовы к тому, чтобы что-то узнать про магнитизм. Ну и в конце я анонсирую кратко на

8: Проект, которым мы тут собираемся начать заниматься в нашей лаборатории опти. Но поскольку 1 курс, то, наверное, это будет малоактуально для людей, но, может быть, для кого-то будет актуально. Вот кто знает, когда мы его начнём сначала сначала немного о лаборатории.

9: Вот часть лаборатории сидит сейчас где-то на первых рядах. Вот нас не очень много, но мы что-то пытаемся делать. У нас примерно половина лаборатории это студенты, и занимаемся мы темами, да, лаборатория, если, что называется, функциональных материалов и устройств для

10: Занимаемся мы по большей частью материалами и устройствами для современной электроники, во всяком случае, как мы надеемся, что это станет современной электроникой. Это такие устройства, как сегмент, электрическая память и материалы для неё это резистивная память.

11: Или мемристоры. Это, в общем, элементная база современных нейроморфных технологий. Ну, которая тоже, мы надеемся, станет современностью когда-то, а также разные прочие новые материалы и устройства, в частности, магнитные магнитные электро.

12: Электроника как неотъемлемая часть современной микроэлектроники тоже является предметом нашего исследования. Вот тут, например, показана схема эксперимента, как который был проведён какое-то количество лет назад, в котором было показано, что можно, например, при помощи электрического напряжения

13: Там изменять магнитный порядок в ячейках памяти, что, в общем, не всегда просто и, в общем, было довольно хорошим результатом.

14: Давайте перейдём теперь к тем проблемам в электронике, которые сейчас стоят.

15: Собственно, вот этот график, в общем, показывает основные проблемы, с которыми мы сейчас сталкиваемся. Это график роста объёмов информации, которые обрабатываются электронными устройствами за последнее время. Как видите, график похож на экспоненциальный, то есть информация обрабатывается все.

16: Больше и больше создаётся, редактируется, копируется, пересылается. Поэтому, в общем, наша вычислительная техника должна за этим, за этим как-то поспевать. Вот отдельно есть очень большая связанная с этим проблема роста энергопотребления.

17: В сфере информационных, коммуникационных технологий уже, наверное, все слышали, что современные дата центры, которые занимаются там обработкой нейросетевых вычислений,

18: Практически должны иметь отдельную электростанцию, построенную рядом с собой, чтобы им хватало энергии для работы. Поэтому, с 1 стороны, можно, конечно, ну, поскольку у нас есть там росатом и какие-то другие источники энергии, можно просто эти электростанции строить и, в общем, не париться, а можно как-то совершенствовать.

19: Electronic не только со стороны алгоритмов, а ещё и со стороны элементной базы, со стороны чипов, чтобы все это могло, ну, как-то занимать меньше энергии, которую мы могли потратить на что-то другое. Основной закон, который

20: Описывает развитие электроники микроэлектроники, в частности, который долгое время выполнялся так называемый закон мура. Вот, может быть, кто-то о нём слышал. Очень известная вещь, которая гласит о том, что, ну там в разных формулировках он спустя годы немного исправлял

21: За тем, чтобы продолжать выполняться. В общем, гордон мур был такой 1 из главных сотрудников компании интел, и он несколько десятилетий назад заметил, что количество транзисторов на чипах, на процессорах уда.

22: Каждые там примерно полтора года или около того. Затем, когда закон начал выполняться немножко не так хорошо, это модифицировали, что количество транзисторов на 1 $ там удваивается за какие-то там год или 2. Вот, ну и так далее. Несколько, в общем, было метрик введено

23: Но в целом, как не пытались, но в последнее время закон мура начинает выполняться очень плохо. В принципе, это было скорее не законом, а самосбывающимся пророчеством, но как-то это работало, и все, соответственно, связанные с этим бизнесом люди надеялись, что этот рост продолжится.

24: Именно в таком виде. Ну, соответственно, на этом графике показано количество транзисторов на чипе видно, что оно продолжает расти со временем. Вот, но другие показатели эффективности, такие как там, эффективность в режиме 1 потока, тактовая частота, ну, в общем, эти вещи

25: Перестали расти. Соответственно, эффективность новых устройств растёт уже не так активно, как раньше. Ну, это, в общем, достаточно серьёзная проблема, учитывая, что экспоненциальный рост информации никуда не девался.

26: Есть ещё 1 проблема, поверх этой называется она стена памяти. Это было замечено ещё в конце восьмидесятых годов. Соответственно, этот график уже довольно старый, но, в принципе, разрыв этот соблюдается до сих пор. На верхней кривой, вы видите, отложено, ну, отло.

27: На, можно сказать, улучшение параметров процессоров и памяти в относительных единицах относительно там 1 уровня, снятого примерно в каком там 80 году. То есть оказалось, что тактовая частота процессоров растёт намного быстрее, чем соответст.

28: Частота работы памяти. Вот, а поскольку там ваши программы или данные, все хранятся в памяти и вам нужно непрерывно передавать информацию туда сюда. То есть вы что-то вычисляете, потом это оставляете в каких-то ячей.

29: И памяти. В общем, это эта разница показывает, что на самом деле не процессор во многих задачах ограничивает ваше быстродействие, а именно память.

30: Выразилось это в том, что люди начали, в общем, искать, что с этим сделать. Вот основная архитектура, по которой построены все наши вычислительные устройства, носит название архитектуры фон неймана. Вот состоит она именно в том, что я сказал несколько секунд назад. То есть у вас есть отдельные блоки

31: Вычислений там или процессор. У вас есть отдельный блок памяти. И если вам нужно что-то посчитать, какую-то команду выполнить, вы записываете эту команду в память, потом считываете её из процессора, вы загружаете какие-то данные из памяти, какую-то операцию делаете, загружаете обратно, соответственно, информация

32: Непрерывно передаётся между этими 2 блоками. И вот это место между ними носит название там бутылочного горлышка или узкого места архитектуры фон неймана. Собственно, это очень большая проблема, она особенно ярко

33: Заиграла после того, как люди придумали нейросети и все вот эти нейроморфные вычисления, они требуют очень большого количества перекачивания информации туда сюда. И более того, многие из этих операций ещё не оптимизированы для того, чтобы выполняться на обычных компьютерах. Но это, наверное, многие та,

34: Знают, что там в основном видеокарты или некоторые некоторые их производные используются для того, чтобы эффективно с этим работать. Вот, то есть ещё раз проговорим. Есть проблема, она была и до нейросетей. То есть с этим как-то пытались бороться и до, и

35: Проблема именно в работе памяти, и причём не на уровне архитектуры чипа, а на уровне отдельных элементов. То есть, если хотите, элементов конструктора, из которого потом ячейки чипы памяти соберут. Вот, то есть можно, в принципе, было бы продолжать работать в традиционной архи.

36: Тектуре, но все равно нужно было улучшать отдельные элементы. С другой стороны, когда возникли нейросети, они были, они и сейчас построены совершенно по другому принципу на уровне архитектуры вычислений. То есть они вдохновляются устройством мозга человека.

37: Где, в общем, очень высокая степень параллелизма. И вот тут красным обозначены там некоторые нейроны как вычислительные элементы, которые интегрируют много входов вокруг себя, которые обозначены синим, там с других нейронов и после этого должны

38: Пересылать все это дальше по нейронной сети. Вот цветами тут не зря обозначено, что красные это такие вычислительные блоки, а синие это блоки памяти. То есть, в принципе, какие-то сходства с традиционными вычислительными системами были, но люди вдохновились чем-то таким и сказали, что ну вот

39: Во первых, мы сделаем нейросетевые алгоритмы, которые будут там чего-то хорошее считать, распознавать, но, с другой стороны, чтобы они эффективно работали, люди начали думать, что, а почему бы не сделать чип специального назначения, который будет на уровне архитектуры своей уже не классический, а

40: Как-то иначе вот как-то похожим образом на мозг. Соответственно тогда люди придумали нейроморфные архитектуры. То есть это такое устройство, когда блок памяти и блок вычислений очень тесно связаны. В идеале это вообще может быть 1 и та же ячейка, которая сразу им помнит.

41: И может че то считать, вот сделать это не очень просто. И до сегодняшнего дня такую архитектуру, ну по хорошему, на новой элементной базе, которая реализовывала бы это наиболее оптимальным способом, так и не сделали. Хотя идеям этим уже, ну там не 1 десяток лет.

42: И проблемой самой большой является как раз элементная база. Вот здесь представлены некоторые варианты решений этой проблемы. Это создание разных устройств памяти, которые были бы более эффективны, чем современные ячейки памяти. Современные ячейки памяти. Тут условно, кстати,

43: Надо сделать различие, что мы говорим память и на то, что хранит информацию долгое время, и на то, что обрабатывает там например какие-то данные. То есть то, что хранит данные на какой-то короткий промежуток времени. В английском языке есть различия, у них есть storage storage at.

44: Там флешки, жёсткие диски и так далее. А memory это оперативная память. Обычно вот, вот тут разговор идёт о том, что эти 2 типа памяти должны в какой-то момент слиться, чтобы быть быстрее и эффективнее. И, собственно, здесь представлены некоторые варианты, там резистивная память, память.

45: Фазовых переходах сейчас нет большого количества времени, чтобы с этим разбираться отдельно. Но в целом здесь вот указана такая вот память, мрам, это магниторезистивная память. На схеме. Не очень понятно, что это все значит, но примерно к концу лёк

46: Мы поймём, во всяком случае, что эта схема означает и магниторезистивная память это 1 из кандидатов высококонкурентных кандидатов на то, чтобы стать памятью нового поколения, которое решит все вот эти обозначенные проблемы, то есть сольёт.

47: В 1 устройство поможет слить в 1 устройство вычислительные и запоминающие блоки и, собственно, наши проблемы с там обработкой больших объёмов данных могут быть решены. Такая Надежда. Мы придумаем что-то новое, но, во всяком случае, это уйдёт.

48: Вот теперь, собственно, рассмотрим, как магнитные материалы присутствовали в электронике вообще в последние годы. На самом деле начиналось все примерно отсюда. Магнитные материалы с нами вообще с незапамятных времён, там стрелки Компасов вообще там 1000 лет уже.

49: Собственно, стрелка компаса это вот примитивный, примитивный, магнитный, магнитный девайс, который вот помнит направление, которое было в нём зашито во время намагничивания, то есть вдоль направления поля земли. Соответственно, вот можно его тоже как ячейку памяти воспринимать.

50: 1 магнитная память, которая была задокументирована и пошла в производство. Это память на магнитных лентах. Вот те самые кассеты, которые вот как-то вот так с 2 бабинами были устроены вот так как-то работали. В общем, в принципе, ну это уже было лучше, чем перфокарты и

51: В принципе, в 53 году это было довольно довольно инновационно, довольно быстро после этого где-то в 57 году придумали жёсткие диски. Вот те самые hard disk drive. Вот эти большие, которые в основном сейчас являются съёмными жёсткими дисками, но иногда в ноутбуках ещё встреча.

52: Скорость у них немножко ниже, чем, ну даже значительно ниже, чем у памяти типа flash. Но, в принципе, по плотности до сих пор это, ну, самая высокоплотная память из тех, что есть на рынке, собственно, устроена она, если

53: Кто-то не видел этой картинки. Устроена она таким образом, что у вас есть диски, вот эти вот жёлтым цветом обозначены, собственно, на них находятся некоторые дорожки, ну как, примерно как на компакт дисках. Вот тут указано слева, что есть дорожка синий, это

54: Условно бит вниз, красный, условно бит вверх, а вот эти точечки вокруг это зерна магнитной структуры. То есть в принципе можно было бы сделать единичные биты намного меньше, чем тут нарисовано, но вопрос заключается скорее не в том, насколько

55: Компактно память. Можно записать? Вопрос заключается в том, а что конкретно мы можем считать? То есть проблема в записи, в общем, ну, стояла недолго, когда были уже в восьмидесятых годах разработаны, придуманы материалы типа постоянные магниты.

56: На основе неодима, там и прочие такие. В общем, оказалось, что можно было микроструктуру сделать очень, очень маленькой. Соответственно, проблема состоит в том, чтобы считать так вот, считывание и запись происходит через вот, вот эту вещь, через головку.

57: Которая находится на специальном активаторе, то есть она перемещается между дисками, становится над там каким-то местом и пытается за то ограниченное время, которое она над ним стоит считать, какой там bit под ней, под ней есть собственно, там есть

58: Участок, который отвечает за запись. Там есть маленькая катушечка, которая генерирует магнитное поле и пытается локально перемагнитить участок, участок магнитного диска, а есть область, которая отвечает за чтение. Вот это, собственно, считывающая головка. Это основная вещь, которая была источником инноваций.

59: Последние там лет 40 в области магнитных жёстких дисков. Вот. И дальше мы будем разбираться, как, собственно, можно считать информацию вот с таких маленьких областей.

60: Ну, я лично такого не встречал, но вероятность, думаю, не нулевая, потому что есть какой-то алгоритм управления этим всем. Соответственно, если вы некорректно завершили работу вашего устройства, то, наверное, там может че то произойти. Есть подозрение, что такое, как и многие мифы, связанные с электроникой, работало когда-то.

61: Давно, а сейчас, скорее всего, такая защита на дурака или там на экстренную ситуацию уже, наверное, есть, я подозреваю, но тут не уверен.

62: Ну, может, поцарапать тоже можно, да, проблемы будут от всего на самом деле. Так вот, нам, в общем, нужно разобраться, как в жёстких дисках осуществляется считывание информации, чтобы понять вообще, чтоб прийти и приблизиться к нашей заявленной теме. Вернёмся к основам, а именно к эффекту холла.

63: И эффекта магнит сопротивления. Вот если вы 1 курс, то, наверное, могли это слышать только со школы. Это материал, который проходится на 2 курсе, и вы будете на лабах понимать, зачем это вообще все проходится. Схема эксперимента, там такая есть некоторый кусок проводника.

64: Для полупроводника вдоль него запускается ток, а в перпендикулярном направлении прикладывается магнитное поле. Ну, в данном случае вертикально. Дальше у вас работает сила лоренса, то есть помимо там кулоновской силы, которая двигает заряды в электрическом поле,

65: У вас возникает сила лоренса, которая начинает эти заряды заворачивать, они начинают, ну, в пределе они будут вообще по круговым орбитам двигаться, но обычно из за того, что есть какие-то рассеяния, то есть тот самый механизм, который даёт нам сопротивление в твёрдых

66: Телах по круговым орбитам электроны закрутиться не успевают. И поэтому у нас возникает некоторая разность потенциалов на боковых концах этого образца. Собственно, это и есть эффект холла. И если его выразить,

67: Формально то будет что-то вот такое-то есть столбик Токов это слева это ток, который в плоскости приложен под каким-то направлением. Ну то есть нас интересует мы прикладываем ток вдоль оси икс. Соответственно у нас есть электрическое поле, приложенное вдоль оси ик.

68: Вот эта самая икс, верхняя компонента, вот здесь вот если эта матрица была бы диагональной, то есть не было, не было бы не диагональных элементов, были бы просто нули у нас было бы, у нас был бы обычный закон. Ома, ну вот в каком направлении приложили.

69: Электрическое поле туда ток и patek, но в случае эффекта холла у нас возникают недиагональные компоненты, которые отвечают за то, что у вас возникает поперечное электрическое поле вот, собственно вот не игрек какой-то возникает, даже если у вас есть x только жи иксовое, то есть не диагональных.

70: Компоненты, вот отдельно. Ну вот собственно, эффектом холла является вот это. То есть, если есть магнитное поле, то у нас будет нечто вот такое, в принципе, эффект холла это богатая тема сама по себе. И до сих пор люди исследуют че то с этим связанное. Хотя открытие это Середина 19 века, но эффек

71: Hall много разных, много разных модификаций. В частности мы немного будем говорить в конце доклада о том, что есть аномальный эффект холла. Это эффект холла, который возникает в образцах, когда магнитное поле не приложено. И это выражается или в том, что у нас просто есть

72: От прямолинейного распространения электронов, когда поля нет, ну, например, из за того, что есть намагниченность в образце. То есть, условно, очень грубо и не очень корректно. Это можно понимать. Так что намагниченность самого образца, например, там куска железа создаёт магнитное поле внутри образца.

73: Электроны его чувствуют и загибают свои траектории, но на деле там все гораздо сложнее, поэтому прямо с намагниченностью это ассоциировать нельзя. И мы в конце поймём, попытаемся понять почему. Ну вот аномальный эффект холла состоит в том, что или при нулевом поле мы начинаем видеть

74: Холловское напряжение или у нас будут какие-то отклонения от линейного закона эффекта холла, потому что видно, что вот это поперечное сопротивление, которое возникает, оно пропорционально полю. Вот, но в данном, в данной теме нас будет интересовать

75: Даже не столько это, сколько вот это слагаемое в знаменателе, то есть даже если мы просто измеряем напряжение, которое было

76: Которое мы получаем в продольном направлении, задавая какой-то ток, окажется, что оно будет меняться. То есть, в принципе, у нас сопротивление образца вдоль тоже будет меняться в магнитном поле. Этот эффект называется магнитосопротивление, и, собственно, он и является основой измерения магнитных полей.

77: В электронных устройствах всяких разных. В принципе, эффект холла тоже. Если вы возьмёте в своём телефоне, попытаетесь там с помощью какой-то софтины измерить магнитное поле. Скорее всего, вы будете использовать датчик холла, который, который в ваши телефоны встроен. Вот. Но если пойти немного

78: Глубже и заглянуть там в жёсткий диск, то там, скорее всего, датчики на магнитосопротивление, они немного отличаются. Собственно, самое простое, что можно сделать. И это, кстати, будет, наверное, у всех в лабе на 2 курсе это измерение магнита сопротивления. Вот

79: Самого такого простого методом там, по моему, метод диска Карбина. То есть если у вас дисковая геометрия, а не вот такая вот продольная, то измерить немножко проще, и точность немножко увеличивается. И сначала так и делали. То есть, по сути, у вас просто есть контур, в котором вы измеряете, ну, можно

80: Сказать отдельно на другом языке, что вы измеряете присутствие магнитного потока, то есть че то типа эдс индукции, но на деле, на деле это скорее измерение, магнит сопротивления.

81: Всего и образца, и материала. То есть дальше зависит от того, ну да, в общем то, ну ещё и магнитного поля тоже. То есть оно ещё от поля зависит, да. Так вот был самый простой метод, связанный конкретно. Вот.

82: С этим дальше при там оптимизации геометрии можно было как-то улучшать плотность записи в жёстких дисках. То есть если вы можете

83: Если вы можете организовать считывание более маленьких магнитных полей, значит, вы можете сделать beat меньше. Вот на этом основана вот эта вся гонка того, что мы сделаем точнее датчики, значит, мы сможем увеличить плотность записи. И сначала плотность записи росла.

84: Не очень серьёзно, но потом вспомнили про такое явление, как анизотропное магнитосопротивление, ну, которое, в общем, не то чтобы очень сложное и было было открыто ещё в 19 веке лордом кельвином. И состоит оно в том, что

85: Тут уже как бы не связано с геометрией холла. Состоит она в том, что ток, который запущен под разным направлением к намагниченности образца, будет давать вам разное сопротивление. То есть зависимость там примерно какая-то вот такая, соответственно, это работает магнит.

86: Материалах которых есть своя намагниченность, остаточная, это работает и в материалах, которые намагничены внешним полем. Вот, и таким образом можно как-то измерять сопротивление, допустим, при присутствии какого-то внешнего магнитного поля. Таким образом, измерять это самое поле, если этот метод

87: Откалиброван.

88: Сейчас, сейчас я к этому приду. Вот отдельная сложность этой схемы в том, что у нас не отличаются направления условно вверх, условно вниз. Если у вас, если вы изменяете направление намагниченности, то на итоговом значении сопротивления это не скажется, потому что косинус в квадрате у вас, вот, а

89: А значения были не очень большие. Вот это изменение сопротивления было порядка там единиц процентов, но уже это в начале девяностых годов позволило увеличить скорость прироста ёмкости, то есть до того, как стали использовать

90: Головки на анизотропном магнитном сопротивлении. Рост ёмкости жёстких дисков был примерно 25% в год, а после этого стал 60% в год. То есть уже это позволило обеспечить некоторое улучшение, но, естественно,

91: Не стоял на месте и но вот если это открытие, это где-то Середина 19 века то есть об этом нужно было, грубо говоря, просто вспомнить то следующее открытие это уже, ну по тем временам был прям свежак называется гигантское магнитосопротивление это нобелевская премия 2007 года.

92: Придумали это в конце восьмидесятых 2 группы, независимо французская и немецкая. В чем состоит явление? Явление состоит в том, что вам нужно теперь иметь не 1 слой, a3 слоя, 2 слоя ферромагнетика. Между ними слой обычного металла, который не намагничен.

93: Ну, например, то есть не то, что не имеет остаточной намагниченности. Ну, эксперименты первые были проведены на таких слоях, как, например, железо, хром, железо или кобальт, медь, кобальт. Вот что-то такое, соответственно, здесь используется.

94: Следующее явление. Вот если представить вообще, как электроны двигаются по металлу, то, ну, наверное, даже не проходя там 2 или 3 курс, вы слышали, что происходит некоторое рассеяние, то есть даже в идеальном кристалле у вас всегда на каких-то неоднородностях, на каких-то упругих

95: Формациях кристалле электроны будут отклоняться от прямолинейного распространения и, собственно, это явление нам и даёт сопротивление. То есть мы не можем ускорить электроны бесконечно. Они со временем устанавливают какую-то постоянную дрейфовую скорость движения среднюю. И таким образом, у нас работает закон ома. Вот

96: В перо магнетиках добавляется дополнительный механизм рассеяния. То есть электроны. Они, как вы знаете, имеют ещё и spoon. Наверное кто-то должен был слышать, что это собственный магнитный собственный. Сначала момент импульса. А дальше, поскольку электроны заряжены, то это ещё и собственный магнитный момент. Ну тут

97: Не обязательно. В квантовой механике не заряженные частицы тоже имеют собственный магнитный момент. Соответственно, электроны, которые движутся в ферромагнетика. У них есть некоторая поляризация Спинов вдоль направления магнитного поля. Оказывается, что они как маленькие магнитики.

98: Со временем выстраиваются преимущественно вдоль внешнего поля или там намагниченности, которая внутри. Вот, соответственно, когда происходит рассеяние, этот спин может сбиваться, но, в принципе, на достаточно большом расстоянии, ну, относительно, там, атомного, это

99: Упорядочение сохраняется. Ну, это длины порядка, там 10 нанометров, может быть, чуть чуть меньше. Вот размер атомов, это там 1 10. Вот. Соответственно, какое-то количество столкновений можно ещё выжить, может ещё не дать сбиться спину и

100: Соответственно, работает все так если у вас направление намагниченности 2 ферромагнитных слоёв совпадают, то электроны, переходя из 1 в другой, минуя немагнитную прослойку, не успевают забыть о своём исходном направлении.

101: Вот, и потом рассеиваются мало. То есть они были в среде, где им как бы хорошо, они были в большинстве, а потом через небольшой коридорчик они опять попадают в среду, где они в большинстве, соответственно, у них сопротивление относительно низкое, если направление намагниченности противоположно.

102: То те же самые электроны, которых было много с определённым направлением спина, перемещаясь в противоположно направленный слой, начинают испытывать больше соударений, больше рассеяний. Соответственно, у вас увеличивается сопротивление. Вот, вот так этот эффект рабо,

103: Работает, работает он в разных геометриях. Вот с верху показана геометрия в плоскости. То есть в принципе, если вы запускаете электроны вдоль этих, вдоль границы раздела слоёв, то они туда, сюда перемещаются. В общем, эффект тоже работает. Ну, работает и перпендикулярно очень хорош.

104: Работает, когда слоёв много. Поскольку везде металлы, то, в принципе, вы можете сделать такой сэндвич из кучи слоёв. А это не вопрос. Окей. И тогда все заработает ещё лучше. И, собственно, за что в итоге дали нобелевскую премию? За какую-то картинку. Тип

105: Такой, то есть это относительное изменение сопротивления от магнитного поля. Когда поле не было приложено, сопротивление было низкое. Тут отдельные были эффекты взаимодействия, намагниченности разных слоёв. То есть, как вы знаете, если у вас есть 2 диполя, а нет, наверное, не знаете 2 курса, ещё не

106: Было, соответственно, ну, в общем, если есть у вас 2 диполя, хоть электрических, хоть магнитных, если нет каких-то квантово механических взаимодействий, они стремятся друг друга развернуть. Вот. И тоже самое происходит с магнитными слоями, с их намагниченностями. Если расстояние достаточно большое между ними, вот, то есть в нулевом

107: Поле, они в основном развёрнуты в противоположную сторону. А в данном случае тут было вот здесь может быть не очень хорошо видно, но здесь было 40 периодов железа хрома. Вот. Соответственно, каждый соседний слой был противоположен по направлению предыдущего

108: И когда мы начинаем прикладывать поле, мы ориентируем намагниченности в 1 сторону и таким образом видим уже довольно большое изменение. То есть вот тут видно, что если сверху у нас единица, то снизу это где-то там 0 55. Вот, и метрикой, которая в этой теме используется, называется

109: Магнитосопротивления, это отношение разности сопротивления, там в высоком высокорезистентных низко резистивному уровню к низко резистивному уровню. То есть если там сверху 100%, там снизу типа 55, разность 45 и делим н,

110: Нижняя получается типа 80% суммарно. Вот обычно такая метрика у этого эффекта рекордный эффект, это где-то до 120%. То есть можно примерно в 2 раза изменить сопротивление и уже это позволило в конце

111: Девяностых, начале двухтысячных годов изменить скорость прироста ёмкости жёстких дисков до примерно 100% в год. То есть удваивалась ёмкость жёстких дисков. Вот. Ну, соответственно, если стоит производство примерно тех же денег, то они стали дешеветь за тот же объём, вот, или стали производиться

112: С большим объёмом. Развитие опять же, не остановилось. На этом есть такой эффект, как туннельное магнитосопротивление. Это, в принципе, небольшая надстройка над предыдущим эффектом, но только здесь 2 ферромагнитных слоя, а между ними диэлектрик, если

113: Вас, диэлектрик, то вы, наверное, в курсе, что если он достаточно толстый, то электроны не будут через него проходить. То есть сопротивление будет очень большим, там в пределе бесконечно. Но если диэлектрик этот очень тонкий, то, возможно, квантово механическое туннелирование электронов из одног.

114: Слоя в другой, но для этого диэлектрик должен быть, ну, порядка там, нескольких нанометров, а лучше даже там около 1, 2. То есть атомные размеры, это где-то там 1 ангстрем, пол ангстрема, да, то есть 1 10 нанометра.

115: А тут вот если 1 или 2 нанометра, тогда у вас будет отлично работать вообще туннельный эффект. И, собственно, здесь явление тоже самое. У вас есть там электроны, спина, условно большинства и есть, условно, меньшинства в 1 металле, в другом ферромагнитный металл тоже само.

116: Если направления намагниченности совпадают, то у вас как бы много электронов одних и много мест для этих же электронов в другом слое металла. И когда вы начинаете туннелировать, то не встречаете большого сопротивления в противоположной ситуации. Встречаете

117: Вот, собственно, справа сверху показано, какое изменение сопротивления там наблюдается, там уже цифры около 1000%. То есть это уже очень серьёзный эффект. Вот. А снизу справа картинка в электронном микроскопе, сечение. Вот.

118: Такого устройства, то есть они уже могут быть очень маленькие и, ну, для целей применения в считывающих головках жёстких дисков это не так важно, что они маленькие. Вот. Но дальше это сыграет вот такая структура ещё

119: Иначе называется магнитный туннельный переход. Ну, понятно, какой-то там переход между слоями туннельный, потому что тонкий, тонкая прослойка, магнитный, потому что магнитные электроды. Ну, собственно, эффект очень большой. Внедрено это было в 2005 году и до сегодняшнего

120: Дня эти штуки используются в наших жёстких дисках, то есть вот того того прироста, который мы видим сейчас достигли именно благодаря вот этой технологии. Вот. Но после этого люди подумали, что это можно развить, это можно развить

121: Потому что раз ток может теперь течь поперёк и, ну вот можно что-то попытаться с этим сделать. И придумали такую концепцию, как магниторезистивная память это некоторое развитие, которое получилось благодаря тому, что открыли эффект переноса.

122: Спинового момента силы. Вот торг, это момент силы. Собственно, перенос спинового момента силы говорит о том, что если, как я говорил, у вас есть поляризация электронов по спину в ферромагнитный слое, вот если они после этого попадут в магнитном туннельном переходе в друго,

123: Магнитный слой они как бы с собой будут нести, помимо орбитального момента, помимо момента импульса, ещё и некоторый момент силы. Если они будут рассеиваться, у вас изменение момента импульса выражается в моменте силы. Это вот там уравнение динамики для кинем.

124: Твёрдое уравнение динамики твёрдых тел, вот то самое там, которое на 1 курсе как раз в 1 семестре у вас было. Вот собственно, в этом эффект состоит и его можно использовать. То есть если у вас 1 слой очень толстый, в нём очень много

125: Условно, он, он очень толстый, в нём большой большая намагниченность, a2 слой поддаётся изменению намагниченности более легко, то вы можете, передавая электроны из 1 в другой взять и просто током этих электронов, и магнитным моментом, который они

126: Несут перемагнитить 2 слой. Вот в этом состоит эффект. Вот это работает в обе стороны немножко по разному, но в принципе работает. Соответственно, для этого нам уже получается не нужны магнитные поля. Раньше нам нужно было, чтобы у нас была катушка, которая брала все, перемагничивался. Магнитные

127: Поля не нужны, нам нужны только токи. Вот на этом основана идея магниторезистивной памяти. То есть у нас будет вот такой магнитотурботрон. Будем пропускать через него ток. И если у нас будет ток в 1 сторону, мы запишем условную единицу, если в другую сторону запишем условный 0 дальше.

128: Будем измерять сопротивление при помощи эффекта туннельного магнита сопротивления очень маленькими токами, которые ничего не, ну, состояние не изменят. И, соответственно, у нас будет работать память, эффекты довольно быстрые, то есть на масштабе там, оперативной

129: Памяти, это в принципе неплохо, там какие-то наносекунды эти процессы занимают. Вот. Ну и в общем, была идея это сделать. Ну пока до конца. В общем, можно сказать, что памятью универсальной это не стало. Есть некоторые нишевые решения, которые

130: Подходит для памяти там в встроенной в процессор на каком-то уровне. Если вы там вспомните лекции по информатике, если они у кого-то были там, то процессор устроен так, что у вас есть уровни, там кэш, там эль 1, эль 2, там и так далее. Вот строить куда-то туда вот магнитную память.

131: Оказалось неплохой идеей. В принципе, вот такие решения существуют. Вот если посмотреть, как оно работает, то, в общем, там зависимость сопротивления от напряжения какая-то, или тут от тока, да, от тока вот какая-то такая, то есть положительный ток вам делает сопротивление 1 в пределе.

132: Другое магнитных полей уже не надо. Вот развитие есть и у этой концепции дальше. Ну вот этим идеям примерно лет 20, 25, соответственно, получилось ещё несколько разных

133: Других концепций, в которые мы уже совсем не будем окунаться. Но проблема в целом. У всех этих вещей общая. У магнитной электроники есть проблемы чисто технические. То есть, например, как сделать воспроизводимость и долговечность ячеек.

134: Лучше вот это основная проблема магниторезистивной памяти. Как сделать, чтобы все они были одинаковые, при этом долго работали, ну и отдельно как сделать, чтобы они были устойчивы к внешним условиям. То есть, если вы немножко вспомните какие-то научно популярные знания про магнитные материалы, вы вспомните, что он

135: От нагрева размагничиваются. Вот соответственно, есть какой-то допуск по температуре, есть какой-то допуск по радиации. Говорят, что магнитная память радиационно стойкая, но некоторые с этим спорят. Ну если у вас есть внешний магнит какой-то, то вы можете, в общем, ваше устройство

136: Размагнитить совсем и тогда информацию потерять, ну, в некоторых условиях.

137: Можно громче.

138: Да, да. Ну, грубо говоря, можно так сказать, но это проблемы технические. То есть, в принципе, если там как-то поработать над технологией, которая в нашем распоряжении есть, то, может быть, это и решится. А есть проблемы фундаментально физические, например, проблема взаимодействия. Сосед.

139: Магнитных битов. Ну, легко представить, что если каждый отдельный бит хранит своё состояние в намагниченности, значит, он сам маленький магнитик, значит он сам создаёт магнитное поле. Ну, собственно, мы так измеряем это состояние. А значит, если мы его измеряем где-то в воздухе считывающей головкой, значит,

140: Это же поле там, ну или какое-то похожее по порядку чувствует соседний бит. Значит, биты нужно разносить в пространстве. Соответственно, плотность у нас не получается сделать очень большой. Вот. А мы бы хотели, чтобы она была больше, ну и отдельная проблема. Скорость переключе.

141: Тоже хотелось бы решать. А в самом начале я обозначил, что скорость работы памяти это основная проблема. Она очень сильно отстаёт от скорости работы процессоров, а скорость переключения здесь как раз порядка гигагерц. Есть такое явление ферромагнитный резонанс. В принципе, если мы прикладываем

142: Мне поле магнитное к ферромагнетик, то намагниченность начинает прецессировать вот примерно как гироскоп. И, соответственно, там есть резонансная частота. Вот на этой резонансной частоте можно эффективно переключить, переключить направление намагниченности и вот в перманет ках, это порядка.

143: Hertz, то есть, если мы это пересчитаем на длительность там электрического или магнитного импульса, который нам нужно сгенерировать, чтобы изменить состояние магнитного бита, то это будут где-то наносекунды. Вот. И, соответственно, там работа процессоров это, ну, порядка 10 гигагерц, то есть нам бы

144: Хорошо бы побольше. И тут внезапным образом возникают такие материалы, как антиферомоны кто-то слышал про антиферомоны?

145: Да, вот кто-то чуть чуть слышал, но довольно мало. Сейчас немного в это погрузимся. Антиферомоны это, в общем, некоторое развитие идеи феромагнетиком, но только отличаются они тем, что магнитные моменты, которые сидят на отдельных атомах кристалл.

146: Структуры, они не в 1 сторону все направлены, если у вас там приложено внешнее поле, допустим, но в случае ферромагнетиком даже не требуется внешнее поле, они просто внутри 1 магнитного домена направлены в 1 сторону. В антиферомоны магнитные моменты направлены в против

147: Положную сторону у соседей. Вот можно следить за верхним там магнитным моментом, вот, вот здесь, например, и посмотреть, что все соседние смотрят в другую сторону относительно него. В итоге в такой структуре будет скомпенсирован магнит.

148: Момент суммарный, то есть, в принципе, ну, как бы проблему, проблему создания внешнего поля и влияния на соседние биты это решает, но при этом, как бы, с 1 стороны, ну и что, что не создают внешнего поля, ну так ведь мы не можем никак его считат.

149: Это основная проблема. То есть хранение в этой системе есть хранение состояния, потому что у нас есть, ну, как минимум 2 подрешётки. То есть мы можем, поскольку у нас, у соседей направление Спинов в разные стороны, значит, мы можем выделить подрешётку там, направленных условно в 1

150: Сторону условно в противоположную. И вот оказывается, что ориентация вот этих подрешёток сохраняется так же, как в ферромагнетика. То есть суммарно у вас всегда 0, но условно вот так и вот так это разные состояния. То есть они хранятся. Если вы большое магнитное поле приложите

151: Они у вас оба будут вот так, но потом 1 из подрешёток в нулевом поле перевернётся. Соответственно, при приложении противоположного по полярности поля у вас будет уже вот такая ситуация, вроде как хранение есть, вроде как это можно использовать для памяти, но с другой стороны, это сложно считать есть

152: Некоторые эффекты взаимодействия анти ферромагнетиком с ферромагнетика и но тогда, при котором считать можно направление, это называют ещё вектор Нейля. Это человек, который открыл антифронт или вектор антиферомоны. Это разность между подрешётками, там 1, 2 вот которая, в отличие от суммы

153: Которая даёт вам 0, это даст мне 0. То есть можно было бы, можно было бы с этим работать, если бы можно было считывать. Но считывать довольно сложно. А преимущество дополнительное в том, что у них ещё и частота теперь уже антиферомонов езонансная.

154: Порядка выше. То есть, если приложить опять же переменное поле, заставить протестировать магнитный момент этих подрешёток, то оказывается, что у них резонансные частоты большие, значит в принципе работать с ними как с какими-то, с какой-то быстрой памятью, теоретически.

155: Можно было бы. То есть ещё раз нам нужно чтобы хранение какое-то было хранение есть нам нужно чтобы не создавало внешнего поля. Это тоже есть и скорость ещё тоже высокая но с другой стороны это непонятно как считывать. Вот это большая проблема антиферомоны, спинтроника это уж

156: То есть спинтроника я, наверное, не проговорил. Это такой термин, как электроника со спинами. Если обычно электроны там нас интересовали с точки зрения зарядов, то теперь спинтроника это когда спины играют. Вот, наверное, надо прокомментировать.

157: Да, тут недостатки, что сложно считывать. Так вот, антироман, тная спинтроника это тема свежая. То есть какие-то обзоры, даже научные по этой теме выходят. Ну, последние тоже лет 10 люди как-то к этому обращаются, с тем, чтобы как раз использовать высокую скорость переключения, но без применения ферромагнетик

158: Это все не работает. И именно здесь мы приходим спустя 40, там или 5 минут лекции к alter магнитизму. Собственно, это такое открытие, которое обещает перевернуть игру, а именно каким образом, если посмотреть, не

159: Несколько более глубоко на ферромагнетики и антиферомоны. И с точки зрения такой глубокой физики твёрдого тела, то окажется, что в ферромагнетика у нас есть нескомпенсированный магнитный момент, который даёт нам намагниченность в антиферомонов, у нас его нет, то есть у нас

160: Момент скомпенсирован, но если мы посмотрим на электроны проводимости

161: Для 1 курса, значит вот этот правый правый график в обеих, на обеих половинах это в принципе зависимость энергии электронов от их импульса, можно так сказать, соответственно, с правой стороны.

162: Это электроны, которые едут в 1 сторону с левой в другую сторону. То есть зависимость вообще энергии от импульса это называется закон дисперсии или иногда называют спектр в обычной механике. Вот классической у вас спектр квадратичный, энергия, это п квадрат на 2 м кинетич.

163: В твёрдых телах не всегда так, если у нас там спектр, например, релятивистский, там уже не совсем такое будет. Там вплоть до фотонов. Вообще линейный закон дисперсии. Вот в твёрдых телах из за взаимодействия электронов внутри, внутри кристаллической решётки, может быть вообщ,

164: Все, что угодно. И, в общем, ну тут мы видим, что около нуля по импульсу у нас есть вот, че то около параболы. Вот, но видно, что красная, красная, кривая соответствует условно спинам меньшинства, а синяя спинам большинств.

165: Вот, то есть при 1 и той же энергии меньшей, при 1 и том же количестве частиц, меньшей энергией будет обладать там электроны со спином, направленным вдоль намагниченности. Это вот так можно эту картинку понимать. То есть вот так можно объяснить, почему поляризуется

166: По спину электроны ферромагнетика. В антиферомонов такого не наблюдается. Там вот видно, что вот эти красные и синие кривые выродились в чёрную. И, в общем, там у нас как был около параболический закон дисперсии, таким он и остался. Вот вальтер.

167: Генетиках обнаружилось, что это работает немножко не так. Обнаружилось, что в зависимости от направления электроны могут обладать спиновой поляризацией в 1 или в другую сторону, при этом не имея макро.

168: Скопический магнитный момент, вот как это можно понять вообще вот слева есть некоторая схема, которая показывает магнитные моменты на отдельных атомах и видно, что они направлены в противоположные стороны. То есть у нас как бы антиферомоны порядок у соседних атомов магнитный момент.

169: Направлены в противоположную сторону. Это антифронт-ка, то есть черты антифермент-ка есть. Но, с другой стороны, если мы посмотрим на закон дисперсии электронов, то окажется, что в зависимости от направления движения электронов в этом материале зависит то, с каким

170: Направлением спина, они будут двигаться. То есть, грубо говоря, прям вот вы обращаете вот когда он едет вперёд, у него спин вверх, когда он едет назад, у него спин вниз. Вот. То есть это такой порядок, который глубоко анизотропен

171: Вот, и в этом отличие, в общем, от обоих, от обеих ситуаций. С 1 стороны, вы имеете, как бы антиферомоны, наследуете от антиферомонов отсутствие магнитного порядка и долгое время многие вещества, которые сейчас являются кандидатами в альтер магнетики, считались анти.

172: Магнетиками. Вот. Но, с другой стороны, если вы сделаете очень хороший образец, в котором не будет там большого количества кристаллических зёрен, который будет Ровно там с 1 доменом, условно говоря, то вы можете приложить, например,

173: Электрический ток, измерить в нём аномальный эффект холла. То есть, например, в отсутствии намагниченности измерить холловское напряжение. И вот есть некоторая таблица, которая была, ну, в общем, теоретически обобщена, какие свойства ферромагнетиком антиферомонов могут наблюдать

174: Или не могут наблюдаться в альтер магнетиках из интересующих, ну, нас как людей, которые больше в электронике работают, можно выделить вот то, что в антиромантика нет макроскопической намагниченности.

175: Соответственно, следующее, что в нём может наблюдаться аномальный эффект холла, в них может наблюдаться аномальный эффект холла, то есть ещё раз эффект холла, когда внешнего поля нет.

176: Вот, также интересные эффекты, магнитооптические. Вот для 1 курса, может быть, тоже будет тяжеловато, но магнитное поле может влиять на оптику, на то, как электромагнитные волны взаимодействуют со средой. И в принципе, магнитооптика это такой подраздел, в котором

177: Изучается вот влияние магнитных полей и магнитного порядка в средах разных твёрдых и не очень на, например, поляризацию электромагнитной волны. То есть, оказывается, что, например, при прохождении магнитной среды у вас плоскость поляризации будет поворачиваться этом

178: Называется эффектом фарадея, но эффектов таких много магнитооптических и раньше думали традиционно, что эти магнитооптические эффекты завязаны именно на присутствие намагниченности, но поскольку в основном феромагнетики это металлы, то там намагниченность.

179: И магнитный порядок, который присущ электронам. То есть именно вот это вот вырождение, не вырождение, а вот это смещение Кривых закона дисперсии оказалось важнее. То есть вот эти все вещи типа эффекта холла,

180: Там, то есть любых магнитотранспортных измерений и магнитооптических оказывается связаны именно с этим, а не с намагниченностью. И если придумать вот такую ситуацию, как в alter магнетиках, то окажется, что намагниченности нет, но транспортные электроны ведут себя как ферромагнетика, соответственно, магнитооптика.

181: Тут я остановился а ещё очень интересно, это теоретическая возможность устроить гигантское или туннельное магнитосопротивление, то есть именно то, что мы хотели, ну, относительно в середине лекции, то есть пришли к тому, что эффект туннельного магнито сопротивлении

182: Можно использовать для построения оперативной памяти. Вот, но она будет ограничена параметрами ферромагнетиком, например, скоростью переключения. А теперь появилась теоретическая возможность построить материал, который будет похож на антиферомоны а all.

183: Ферромагнетики, в силу того, что у них есть сходство с антиферомоны, в

184: Параметрах намагниченности остаточной, они имеют такие же скорости переключения, как антиромантик, то есть порядка терагерц. Это вот терагерцовая спинтроника. Вот модное в последнее время название. Кстати, с этим была связана лекция, по моему, на вот этом же курсе пару лет назад

185: Год или 2 был сотрудник р Ансар Сафин. Он об этом рассказывал как раз о спинтронике на тиомане иках. Так вот, оказывается, что можно построить что-то электронное на вот таких материалах, и это решит все обозначенные проблемы, которые были

186: Раньше на некоторых экспериментах это было получено, то есть исходно это были расчёты исходно это были теоретические изыскания вот на этом эксперименте, то есть на этих графиках, наверное, будет мало что понятно, но чтобы как-то попытаться

187: Поверить, можно сказать так вот, в аудитории присутствует человек 1, который точно это понимает из нашей лаборатории вот я не уверен, что я это до конца понимаю, но в целом, как можно поверить вот знаете, как в x files было i want to believe

188: Вот верхние 2 графика, это, собственно, некоторые измерения закона дисперсии электронов специальными спектроскопическими методами. То есть вот эти вот кривые, белые, это, собственно, места, ну, условно говоря, они воспроизводят кривые зави,

189: Зависимости энергии от импульса в электронах у электронов в некотором материале. Это материал теорит марганца, марганец тур. Вот, то есть сверху то, что было измерено и там, естественно, по белому Свету, непонятно, каким спинам соответствует там та или иная кривая, то есть какими спина.

190: Электроны на этих в этих состояниях находятся, но в анализе вот таких данных это называется рентгеновская фото, даже не рентгеновская, просто фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением. То есть в анализе таких данных. Чтобы что-то понять, нужно посчитать какое-то

191: Теоретический спектр и сравнить с тем, что вы наблюдаете. Вот, и оказалось, что адекватно сравнить с каким-то экспериментом можно только в случае того, если мы предполагаем этот материал альтер магнитным. То есть вот тут уже снизу это измерение, которые согласуются с тем, ну или

192: Во всяком случае, подгоняют то, что сверху было измерено, и там видно, что вот эти отдельные кривые действительно соответствуют противоположным направлениям Спинов. То есть то, что справа, условно, там синее, а на ветви слева у этой же кривой, это будет красное направление, то есть направление спина вниз.

193: Сменяется на спин вверх. То есть, в принципе, из теоретических изысканий это уже перешло масштаб экспериментальных наблюдений. Ну, есть отдельные расчёты из первых принципов, которые показывают, какое спиновое расщепление. Апи,

194: Расщепление это ещё раз напоминаю, это вот на левом, на левой панели сверху. Это вот эта вот разница в энергии, то есть насколько выгоднее иметь электрон с направлением спина условно вниз по сравнению со спином вверх. Вот так вот.

195: Вот это спиновое расщепление оказывается в таком материале, как оксид рутения максимальном. Вот то, что было наблюдено на эксперименте. Предыдущий слайд это туури марганца тоже довольно большой, это можно было наблюдать. Вот. Ну и, в общем, материалов всяких разных много. И

196: Их пытаются активно исследовать. Вот, и, собственно, оксид рутения это то, что нам нравится больше всего. И то, с чем мы из представленного, и то, с чем мы на фистех пытаемся работать. Вот, и последний раздел будет посвящён именно ему.

197: Собственно, оксид рутения тут тоже был эксперимент. На этом материале был поставлен эксперимент по наблюдению аномального эффекта холла, то есть эффект холла. Ещё раз это поперечное возникновение поперечного напряжения при продольном пропускании тока, когда у вас

198: Есть магнитное поле, это обычное. Если если необыкновенный эффект холла аномальный, то это когда, наоборот, магнитного поля нет. Вот, собственно, вот тут обозначена схема эксперимента. Люди смотрели в разных направлениях магнитного поля и пытались, собственно,

199: Что-то наблюдать. А вот это посередине снизу, это, собственно в электронном микроскопе заснятая структура образца, который был подготовлен для этих измерений. То есть видно, что он идеальнее некуда. Прям монокристаллический, во всяком случае, локально. И в общем,

200: Ровно то, что нужно для этих измерений.

201: Вот, собственно, ещё немного закомментирую вот эту картинку. Картинка сверху слева. Это то, что обычно люди показывают в теме альтера магнетиков, как иллюстрацию того, чтобы что-то понять. Вот эти вот синие и там как их

202: Зелёные и розовые гантели. Это, собственно, некоторые поверхности, которые иллюстрируют, ну, передают дисперсию электронов, но только в пространстве, естественно, электроны у вас могут во все стороны двигаться в 3 д. Вот, соответственно, тут

203: Показывается, что в этом материале, в оксиде рутения, на атомах рутения, которые расположены рядом. Вот есть такая анизотропия, вот, то есть те, которые, то есть у них, условно говоря, больше состояний у зелёных вертикально розовых, горизонтально

204: Если условно на них посмотреть и таким образом получается, а эти зелёные и розовые атомы обозначают разное направление спина электронов, на них, соответственно, оказывается, что если мы попытаемся электроны пропускать в направлении вверх, то

205: Получится, что у нас больше состояний условно на Синих атомах, а у них спин, например, вниз. А если мы в перпендикулярном направлении захотим запустить электроны, окажется, что у нас больше состояний, которые допускают такое движение с противоположным спином. Вот на этом эта анизотропия работает, и, собственно, как видно,

206: Если у вас вот такие направления на magnit направления магнитных моментов, то векторная сумма их будет Ровно 0, и поэтому вроде как удовлетворяет критерию альтра магнитности. И вот, собственно, что люди наблюдали сказать, что это аномальный эффект холла, можно, ну, с неё

207: Натяжкой. Ну в общем, какого-то холловского напряжения в нулевом поле люди не обнаружили, но люди обнаружили, что есть некоторая добавка, когда мы прикладываем какое-то поле. То есть у нас есть вот синяя прямая на основном графике это такое

208: Конечное поведение обычного металла, не магнитного в магнитном поле при измерении эффекта холла, а красное, это то, что они пронаблюдали. Вот, собственно, в правильном подобранном направлении. И оказалось, что действительно, они в этом отдельном хорошем направ,

209: Получают какое-то дополнительное напряжение, которое возникло на в перпендикулярном направлении относительно распространения тока. И так они интерпретируют, что у них действительно есть аномальный холл. Ну в любом случае они точно наблюдали что-то нетрадиционное для этих материало.

210: Но, в принципе, как 1 шаг это уже неплохо. То есть по можно в чем-то разочароваться, глядя на эти результаты, и подумать, что, наверное, это все не работает, но на самом деле, поскольку это первые шаги, то можно сказать, что это горячая тема, в которую можно

211: Прыгнуть. И тот, кто 1 действительно продемонстрирует, например, эффекты магнит сопротивления, пока были только теоретически предсказаны. Экспериментов ещё пока не было, некоторых спектроскопических экспериментов тоже пока не было. А расчёты были, которые показывают, которые измеряют

212: Прям магнитный момент на отдельных атомах, на отдельных атомах рутения. Также магнитооптика тоже теоретически была описана. Экспериментов пока не было. И вот буквально с месяца на месяц они появляются постоянно какие-то новые поэтому вот

213: Редкое, редкое явление, когда в современной науке есть что-то, что-то горячее, во что люди пытаются впрыгивать и докладывать что-то новое. Вот, ну и напоследок я немного анонсирую проект, который мы планируем проводить в нашей лаборатории.

214: А именно создавать такие образцы и пытаться над ними проводить эксперименты. У нас есть замечательная установка импульсного лазерного осаждения. Собственно, этот метод позволяет брать лазерное излучение, импульсное атаковать мишень некоторого

215: Материала переводить из твёрдого состояния сразу в плазму, а потом, если вы подставите некоторую подложку, то этот материал испарённый, доведённый до плазмы, у вас осадится. Вот, и поскольку можно также нагревать подложку, у нас есть

216: Недавно купленный специальный нагреватель, который выдерживает нагрев, там до 900 градусов в атмосфере кислорода, что не все металлические нагреватели выдерживают, то, в принципе вы можете вырастить очень тонкую плёнку, которая будет по качествам, вот как прям

217: Кристалл. Вот можно попытаться это сделать. Собственно, задача, которую мы перед собой ставим, это научиться растить эпитаксиальные, то есть с сохранением кристаллического порядка, подложки, слои оксида, рутения на разных. Вот есть подложки, которые очень хорошо подходя

218: Obladaet той же кристаллической структурой, как оксид рутения, там оксид магния, в некоторых направлениях оксид титана, иногда сапфир, то есть оксид алюминия. Вот, то есть используя наш метод, мы хотим вот это сделать дальше, проводить некоторые эксперименты по изме.

219: Там аномального эффекта холла по измерению магнитооптических каких-то эффектов. Вот, собственно, некоторая команда в фти сложилась, которая умеет это делать. Вот это, это пока что конкретно в

220: Роста, это её умеем делать именно мы в лаборатории, которая находится в этом же корпусе, на 1 этаже, а в части магнитных измерений это некоторые коллеги из других лабораторий. Вот. Ну и в конце мы мечтаем о том, что

221: Будем делать гетероструктуры из оксида рутения, чтобы сделать образцы для туннельного магнитосопротивления, гигантского магнитосопротивления и, собственно, попробовать это наблюдать если не первыми, то одними из анонсировал это я не затем, чтобы там похва.

222: Или попытаться там, или рассказать о своих мечтах, а затем, что, собственно, студент, который будет это делать на низовом уровне, вот пока разыскивается. Вот если кандидаты есть, то можно в этом поучаствовать. Вот.

223: Это.