2D-spintroniikkaa uudella tavalla

CIC nanoGUNE:n tutkijat ovat yhteistyössä kansainvälisten kumppaneiden kanssa saaneet aikaan ensimmäisen saumattoman 2D-spintroniikkarakenteen, joka on valmistettu kokonaan läheisyysvaikutuksellisista rakenteista.

He raportoivat kaksiulotteisesta grafeenisesta spinventtiilistä, joka on mahdollista van der Waals -magneetin Cr2Ge2Te6 läheisyyden vuoksi.

Nature Electronicsissa julkaistu innovatiivinen työ luo pohjan uudelle tutkimusalalle ja spintroniikkatekniikan edistysaskelille.

Spintroniikka-ala on kehittynyt merkittävästi sen jälkeen, kun 1980-luvulla tehtiin uraauurtava spin-injektio ja jättimäinen magnetoresistanssi, joka perustui spin-polarisoituun elektronien injektioon ferromagneettisesta metallista normaaliin metalliin.

Nämä uraauurtavat saavutukset ansaitsivat Albert Fertille ja Peter Grünbergille 2007 fysiikan Nobelin palkinnon, mikä loi perustan jatkuvalle tutkimukselle monimutkaisten materiaaliyhdistelmien ja rajapintojen optimointitekniikoiden alalla.

Koskematon grafeeni on potentiaalisesti ihanteellinen väline spininformaation kuljettamiseen. Läheisyysefektejä, joissa viereistä materiaalia käytetään muuttamaan materiaalin ominaisuuksia vierekkäisillä (tai läheisillä) alueilla, voidaan käyttää myös grafeenissa spinien luomiseen ja havaitsemiseen spin-kiertorata- tai magneettisen vaihtokytkennän kautta.

Läheisyysefekteihin perustuvien saumattomien spintronisten rakenteiden kehittäminen on kuitenkin edelleen haastavaa.

Nanodevices-ryhmä CIC nanoGUNE:ssa kansainvälisine kumppaneineen on saavuttanut ensimmäisen kerran saumattoman 2D-spintroniikkarakenteen, joka on rakennettu kokonaan lähekkäisistä rakenteista, mikä mahdollistaa spin manipuloinnin ja kuljetuksen tapahtuvan 2D-tasolla. Tarkemmin sanottuna "loimme yhdestä grafeenipalasta tehdyn lateraalisen spinventtiilin, joka on paikallisesti funktionalisoitu läheisyysvaikutuksella käyttämällä van der Waals magneettista eristettä Cr2Ge2Te6.

Tämän 2D-spinventtiilin keskeisen komponentin, läheistetyn grafeenin, havaitaan edustavan spinkiertoradan läheisyyden ja magneettisen läheisyyden rinnakkaiseloa", selittää postdoc Haozhe Yang.

Tämä uusi rakenne esittelee vahvaa näyttöä läheisyysilmiön käyttökelpoisuudesta tärkeiden elektronisten rakenteiden rakentamisessa, ja se voi tasoittaa tietä "läheistetyille" rakenteille.

Tämä työ mahdollistaa rajapintojen eliminoinnin rakenteissa, jolloin syntyy saumaton liitos spinien hävikin vähentämiseksi. Tämä yksinkertainen mutta innovatiivinen täysin lähi-ilmiöön perustuva spintroninen rakenne inspiroi lisätutkimukseen, jonka tavoitteena on parantaa läheisyysilmiön ymmärtämistä ja soveltamista.

Aiheesta aiemmin:

Magneettinen läheisyysvaikutus esiin

Fotonit ja magnonit kaveraavat

Kaksiulotteisilla kohti vähäkulutuksista elektroniikkaa