Badaniami związanymi z zastosowaniem nanotechnologii w elektronice zajął się w swojej rozprawie doktorskiej mgr inż. Paweł Stebliński. Komisja doktorska zaaprobowała rozprawę i wystąpiła z wnioskiem o nadanie autorowi stopnia doktora nauk inżynieryjno-technicznych z wyróżnieniem.

Obrona odbyła się w piątek (14 kwietnia br.) na Wydziale Elektroniki i Informatyki przed komisją doktorską, na której czele stanął dziekan wydziału, prof. dr hab. inż. Krzysztof Rokosz. Tytuł rozprawy brzmi: „Analiza dynamiki przemagnesowania ferromagnetycznych struktur niskowymiarowych pod kątem zastosowań w układach pamięciowych i przetwarzania informacji”. Promotorem przewodu doktorskiego był prof. dr hab. inż. Tomasz Błachowicz z Politechniki Śląskiej w Gliwicach. 

Doktorant zajął się analizą zachowania się ferromagnetycznych obiektów o rozmiarach rzędu nanometrów pod kątem wykorzystania w magnetoelektronice. Przeprowadzone badania nawiązują do najnowszych trendów w rozwoju elektroniki – elektroniki spinu elektronowego, w szczególności korzystają z analizy mikromagnetycznej dynamiki przemagnesowania nanostruktur.

Jak wyjaśnia autor rozprawy, wyzwaniem współczesnej elektroniki jest zmniejszanie rozmiarów podzespołów oraz przyśpieszenie ich funkcjonowania przy jednoczesnym obniżeniu poboru energii.

Niestety, części elektroniczne znajdowane we współczesnych komputerach lub smartfonach takie jak procesory lub pamięci, osiągają swoje technologiczne limity dotyczące procesów wytwarzania i czasów przetwarzania. Utrudnia to dalszą ich miniaturyzację, zwiększanie szybkości działania lub ogranicza przyrost efektywności energetycznej. Aby przekroczyć limity technologiczne pojawiają się nurty naukowe, które poszukują nowych rozwiązań celem pokonania napotkanych problemów. Elektronika spinowa (spintronika) jest jednym z nowych nurtów elektroniki. W kręgu jej zainteresowań są badania nad konstrukcją nisko wymiarowych, szybkich urządzeń elektronicznych o wysokiej efektywności energetycznej.

Materiały magnetoelektroniczne to nowa grupa materiałów, które są wykorzystywane do budowy urządzeń nanoelektronicznych. Ich działanie oparte jest na zjawiskach transportu dodatkowego stopnia swobody, jakim jest spin elektronu. Nowatorstwo elektroniki spinowej polega na wykorzystaniu w pracy urządzeń elektronicznych precyzyjnie kontrolowanych zmian cech magnetycznych takich jak ukierunkowanie i długość namagnesowania oraz opór magnetyczny.

Badania są intensywnie rozwijane przez wiodące ośrodki naukowe w kraju i na świecie. Prowadząc badania związane z przygotowaniem dysertacji kandydat zaprojektował i wykonał uniwersalny symulator mikromagnetyczny i jest to jeden z najważniejszych rezultatów prac badawczych. Symulator został przetestowany i porównany, a wyniki testów zostały z pozytywnym skutkiem porównane z danymi literaturowymi.

Drugie osiągnięcie autora to zaprojektowanie i przetestowanie jednobitowej komórki pamięci magnetycznej o zoptymalizowanych rozmiarach, której stan jest kontrolowany przez odpowiednio dobrany – w sensie zmienności czasowej, stanu polaryzacji spinowej oraz warunków termicznych – transport elektronów w materiale.

Szczególnie ważnym wynikiem jest analiza wielostanowej komórki pamięci magnetycznej orz koncepcja procesora spintronicznego.

Badania prowadzono w ramach kooperacji międzyuczelnianej pod opieką promotora - prof. dr hab. Tomasza Błachowicza z Instytutu Fizyki – Centrum Naukowo-Dydaktycznego Politechniki Śląskiej. W trakcie studiów doktorskich i podczas prowadzenia badań, doktorant wspólnie z promotorem nawiązali współpracę naukową z Uniwersytetem w Bielefeld (Niemcy). Międzynarodowa i międzyuczelniana współpraca zaowocowała osiągnięciami badawczymi, które opublikowano w wysoko punktowanych czasopismach, m.in. z listy filadelfijskiej.

Recenzenci – prof. dr. hab. Marek Kisielewski z Uniwersytetu w Białymstoku i prof. dr. hab. Tomasz Stobiecki z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie - pozytywnie ocenili rozprawę. Uznano, że podjęte badania są nowoczesne i istotne – z naukowego punktu widzenia.

W efekcie komisja doktorska wystąpiła z wnioskiem o nadanie stopnia doktora w dyscyplinie automatyka, elektronika, elektrotechnika i technologie kosmiczne. Komisja przyjęła też wniosek o wyróżnienie rozprawy.

Zdjęcia: Adam Paczkowski/Politechnika Koszalińska