Внедрение атомов магнитных металлов, таких как кобальт и железо, в графен, выращенный на карбиде кремния, привело к созданию ферромагнитного графена. Этот новый материал сохраняет свои ферромагнитные свойства при комнатной температуре, что открывает возможности для его использования в спинтронике и наноэлектронике. Результаты исследования опубликованы в журнале physica status Solidi – Rapid Research Letters.

Графен – «нобелевский» двухмерный углеродный материал. Он обладает уникальными свойствами: высокой прочностью, и при этом легкостью, хорошей электропроводностью. На этом фоне особо привлекательным выглядит создание и использование ферромагнитного графена. Это особый вид графена, который обладает свойствами ферромагнетизма, то есть способен сохранять намагниченность даже в отсутствие внешнего магнитного поля. Благодаря своей намагниченности, он позволит хранить больше информации на меньшей площади и создавать более компактные и быстрые электронные устройства.

Ученые из Красноярского научного центра СО РАН с коллегами из Санкт-Петербурга, Новосибирска и Москвы получили стабильный ферромагнитный графен, добавив к нему атомы магнитных металлов. Новый материал проявляет ферромагнитные свойства при комнатной температуре. Авторы исследования подчеркивают, что это важный шаг в развитии спинтроники — области, занимающейся изучением и применением спиновых свойств электронов для хранения, передачи и обработки информации.

Специалисты вырастили графен на подложке из карбида кремния методом термического разложения. Затем они внедрили в графен атомы магнитных металлов — железа и кобальта и изучили характеристики новой системы. Внедрение железа и кобальта в графен позволило создать материал, который обладает ферромагнитными свойствами, то есть поддерживает намагниченность даже в отсутствие внешнего магнитного поля. Особенность нового композита оказалась еще и в том, что он сохраняет это свойство при комнатной температуре. Такой материал может быть использован без необходимости в дополнительном охлаждении.

«Мы показали, что графен на подложках из карбида кремния с добавлением магнитных металлов может проявлять ферромагнитные свойства при комнатной температуре. Это открывает новые возможности для хранения, передачи и обработки информации, создания новых типов запоминающих устройств, процессоров и коммуникационных систем. Результаты исследования также важны для понимания фундаментальных физических процессов, в частности, магнитных явлений, происходящих в графене и других двумерных материалах. Эти знания помогут в создании более сложных систем с уникальными физическими свойствами», — рассказал Антон Тарасов, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией радиоспектроскопии и спиновой электроники Института физики им. Киренского СО РАН.

В исследовании также принимали участие специалисты из Санкт-Петербургского государственного университета, Сибирского федерального университета, Национального исследовательского центра "Курчатовский Институт", Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН и Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН.