远东联邦大学 在10-6次方乇氧压7下生长的Fe3O4薄膜的透射电镜图像信用:FEFU 来自远东联邦大学(FEFU)和俄罗斯科学院远东分院的科学家开发了纳米异质结构，该结构由覆盖在硅衬底上的纳米晶磁铁矿薄膜(Fe3O4)和附加的氧化硅层(二氧化硅/硅)组成
它的磁性和磁输运性质可能有助于设计具有新型自旋电子元件的高效混合半导体器件
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这种新的纳米异质结构只有75纳米厚，特别令人感兴趣，因为它可以用作半导体硅衬底的自旋极化电子源
该工作的作者首次描述了形成仅含有Fe3O4纳米晶体的膜的最佳条件
这些结构中的晶格相对于硅衬底具有特定的优选取向，称为晶体结构
“反应沉积已经被证明是生产纳米薄膜的有效方法
在我们的工作中，我们使用了在氧气气氛中反应沉积铁
我们研究了Fe3O4纳米薄膜的结构和形貌对其磁性和电学性质的影响
我们描述了在何种条件下可以获得最好的膜，并进一步用于基于通过超薄二氧化硅层向硅中注入自旋极化电子的器件
因此，我们的基础研究成果可以广泛应用于应用物理学，”维亚切斯拉夫·巴拉舍夫说
巴拉舍夫是FEFU自然科学学院低维结构物理系的工程师，也是联邦理工大学自动化与控制过程研究所混合结构实验室的高级研究员
电子自旋极化在新结构中比在其他磁性材料的薄膜中更有效
这将有助于为自旋电子器件制造自旋注射器
“二十年来，来自世界各地的科学家一直在研究Fe3O4纳米粒子和薄膜的磁性和导电性，因为理论上预测其电子自旋极化率为100%
对于需要纯自旋电流(一种更有效的电流模拟)来工作的自旋电子器件来说，这是一个完美的特性
自旋电流是由电子自旋的转移决定的，而不是电荷
因此，自旋电子器件不会因为焦耳加热而失去能量，”FEFU自然科学学院计算机系统系助理教授亚历山大·萨马尔达克评论道
据科学家称，磁铁矿的高自旋极化尚未得到实验证实，但在这一领域有一些有前途的研究领域，包括在半导体衬底上开发具有给定晶体结构的磁铁矿薄膜
晶体结构决定了纳米薄膜的磁性和磁输运性质
所有这些研究使科学家们更接近于创造出高效的纯自旋电流注入器，这种注入器可以用于基于半导体和磁性材料的混合器件
“现代电子产品几乎达到了极限
由于许多物理限制，不可能进一步减小其功能元件的尺寸
我相信硅基电子学和高能效自旋电子学的融合指日可待，”亚历山大·萨马尔达克总结道
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