Ученые открыли бесполевой сверхпроводниковый диодный эффект

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) совместно с зарубежными коллегами открыли бесполевой сверхпроводниковый диодный эффект (СДЭ) в тонкопленочных многослойных системах на основе стека «сверхпроводник/ферромагнетик». Как сообщает Минобрнауки России, данный эффект может быть использован для создания энергонезависимых запоминающих устройств и энергоэффективных логических элементов, работающих в том числе при температурах, близких к абсолютному нулю. Исследование соответствует целям нацпроекта «Наука и университеты».

Обычные полупроводниковые диоды пропускают ток только в одном направлении (диодный эффект) и используются в основном для выпрямления — преобразования переменного тока в постоянный. Полупроводниковые диоды обладают электрическим сопротивлением, которое растет с уменьшением температуры и приводит к сильным потерям энергии. Для решения этой проблемы применяются сверхпроводники с нулевым электрическим сопротивлением и проводятся исследования сверхпроводящих диодов, которые имеют нулевое электрическое сопротивление только в определенном направлении тока.

Ученые предложили использовать нарушение зеркальной симметрии относительно пространственной инверсии при создании сверхпроводящего диода.

«Наша международная исследовательская команда работает над изучением новых физических явлений, возникающих на стыке магнетизма и сверхпроводимости. Первым совместным результатом стал новый метод по управлению сверхпроводниковым диодным эффектом. В своей работе мы впервые продемонстрировали возможность переключения направления сверхтока без использования внешнего магнитного поля. Это поможет упростить создаваемые функциональные элементы вычислительных и запоминающих устройств. Одним из препятствий, которые стоят на пути к реализации новых электронных приборов, является использование сверхнизких температур, близких к абсолютному нулю. Однако уже сейчас сверхрешетки могут быть использованы для создания электронных компонентов, работающих в космосе. Если говорить про дальнейшие планы, то мы продолжим улучшать характеристики диодов, в том числе с использованием новых материалов», — сообщил проректор по научной работе ДВФУ Александр Самардак.

По программе мегагрантов национального проекта «Наука и университеты» в ДВФУ создали лабораторию спин-орбитроники мирового уровня. В ней уже сейчас разрабатывают научные и технологические основы нового поколения умной электроники для высокопроизводительных энергоэффективных вычислений и телекоммуникаций.

Согласно целям национального проекта «Наука и университеты», Россия должна войти в пятерку стран, ведущих разработки в приоритетных областях. Нацпроекты, инициированные президентом РФ Владимиром Путиным, стартовали в 2019 году.