Huonelämpötilainen spintransistori

Spintroniikan perimmäisenä tavoitteena on saavuttaa sähköisesti ohjattu johdonmukainen manipulointi elektronin spinille huoneenlämpötilassa, jotta piirit, kuten spin-kenttävaikutustransistorit, voidaan ottaa käyttöön.

Tavanomaisilla materiaaleilla on havaittu johdonmukainen spinin presessio ballistisessa tilassa vain alhaisissa lämpötiloissa. Kuitenkin voimakas spin -anisotropia ja elektronisten tilojen laaksomaiset olosuhteet 2D-materiaaleissa tarjoavat ainutlaatuiset säätönupit, joilla voidaan manipuloida spin-presessiota.

CIC nanoGUNEn Nanodevices -ryhmän tutkijat osoittavat, että he voivat hallita spinvirran polarisaatiosuuntaa ilman magneettikenttää, mikä voisi auttaa huonelämpöisen spin-fetin toteuttamista.

Grafeenissa spinvirta voi elää paljon pidempään kuin muissa materiaaleissa, mikä tekee materiaalista ihanteellisen alustan tuleville spintronisille rakenteille. Mutta ongelma on, että grafeenin spinvirtojen manipuloimiseksi materiaaliin olisi sovellettava magneettikenttää.

Sellaisen integrointi piireihin olisi vaikeaa, mikä rajoittaa sitä, kuinka pieniksi grafeenipohjaisia spinrakenteita voidaan kutistaa.

Nyt Josep Ingla-Aynés ja hänen kollegansa ovat osoittaneet menetelmän manipuloida huoneenlämmössä grafeenin spinvirtaa käyttämällä vain sähkökenttiä.

Ryhmä siirsi arkin volframidiselenidiä (WSe2) kaksikerroksisen grafeeniarkin päälle ja lämmitti ne sitoutumaan yhteen. Sopivilla elektrodeilla he tuottivat rakenteeseen tasomaisen sähkökentän, porttijännitteen ja injektoivat grafeeniin spin-virran.

Tiimi havaitsi, että he voivat vaihtaa spinvirran polarisaatiosuuntaa muuttamalla sekä tasossa olevan sähkökentän että porttijännitteen suuruutta. Tutkijoiden mukaan ohjaus tulee spinkiertoratakytkennän läsnäolosta WSe2-kerroksessa. Tämä vaikutus tuottaa grafeeniin tehokkaan magneettikentän, joka riittää muuttamaan spinkulmaa.

Ingla-Aynés sanoo, että esittely edustaa huonelämpöistä versiota kauan kaivatusta spintransistorista, jonka sähköistä resistanssia voidaan vaihtaa suuresta pieneen muuttamalla spinvirran polarisaatiosuuntaa.

Aiheesta aiemmin:

Kaksiulotteisia spin transistoreita ja muuntimia

Uudenlainen spintransistori

Spin-transistori askeleen lähempänä