新型纳米线制造技术为下一代自旋电子学铺平了道路

随着我们的世界比以往任何时候都更快地现代化，对更好更快的电子产品和计算机的需求不断增长。自旋电子学是一种新系统，除了电荷状态外，它还利用电子的自旋来编码数据，从而使整个系统更快、更高效。需要具有高矫顽力(抗磁化变化)的铁磁纳米线来实现自旋电子学的潜力。尤其是L10有序(一种晶体结构)钴-铂(CoPt)纳米线。

L10有序纳米线的常规制造工艺包括热处理以改善材料的物理和化学性质，该工艺称为晶体衬底上的退火;通过光刻将图案转移到基板上;最后通过称为蚀刻的过程化学去除层。

通过直接在硅衬底上制造纳米线来消除蚀刻过程将导致自旋电子器件制造的显着改进。然而，当直接制造的纳米线经过退火处理时，由于线中的内应力，它们往往会转变成液滴。

最近，由东京工业大学的YutakaMajima教授领导的一个研究小组找到了解决这个问题的方法。该团队报告了一种在硅/二氧化硅(Si/SiO2)基板上制造L10有序CoPt纳米线的新制造工艺。

谈到他们的研究，发表在NanoscaleAdvances上，Majima教授说：“我们的纳米结构诱导排序方法允许直接制造超细L10有序CoPt纳米线，其具有自旋电子学所需的30nm尺度的窄宽度。这种制造方法可以进一步应用于其他L10级铁磁材料，如铁铂和铁钯化合物。”

在这项研究中，研究人员首先在Si/SiO2基板上涂上一种称为“抗蚀剂”的材料，然后对其进行电子束光刻和蒸发，从而为纳米线制作模板。然后在基板上沉积多层CoPt。然后将沉积的样品“抬起”，留下CoPt纳米线。然后对这些纳米线进行高温退火。研究人员还使用几种表征技术检查了制造的纳米线。

他们发现纳米线在退火过程中呈现L10序。这种转变是由原子相互扩散、表面扩散和纳米线超小10nm尺度曲率半径处的极大内应力引起的。他们还发现纳米线表现出10千奥斯特(kOe)的大矫顽力。

根据Majima教授的说法，“这里纳米结构上的内应力诱导L10有序。这是与以前的研究不同的机制。我们希望这一发现将开辟一个新的研究领域，称为‘纳米结构诱导材料科学与工程。'"