Atomitasoisen antiferromagneetin valosähköisestä vasteesta

Atomitason ohuet magneettiset materiaalit ovat herättäneet kasvavaa huomiota, koska ne voivat isännöidä epätavanomaisia magneettisia tiloja ja tarjoavat uusia mahdollisuuksia spin-pohjaisille elektroniikkateknologioille.

Äskettäisessä tutkimuksessa Tokion yliopiston The Institute for Solid State Physicsin tutkijat selvittivät kaksikerroksisen, atomitasoisen antiferromagneetin valosähköistä vastetta.

Kahden kerroksen välisestä suhteellisesta spin-konfiguraatiosta riippuen järjestelmässä on kaksi erillistä antiferromagneettista (AFM) tilaa.

Tämä kaksikerroksinen antiferromagneetti paljastaa valovirran, joka kääntyy magneettisen tilan mukaan

Nämä havainnot osoittavat, että jopa makroskooppista magnetisaatiota vailla olevat antiferromagneetit voivat isännöidä valovirtoja, jotka koodaavat informaatiota niiden magneettisista tiloista.

Tulokset korostavat kerroksittain erillisen paikallisen rakenteen ja laitteiden suunnittelun merkitystä atomitasoisesti ohuissa materiaaleissa ja niiden odotetaan avaavan uusia mahdollisuuksia opto-spintronisille laitteille sekä erittäin pienen tehonkäytön elektronisille ja kvanttiteknologioille.

Tällä hetkellä useimpien tietojenkäsittelyarkkitehtuurien haihtumattomien kytkinpiirien toimintanopeudet ovat nanosekuntialueella ja Tokion yliopiston tutkijat ovat selvitelleet optisia liitäntöjä elektronisten pullonkaulojen voittamiseksi sillä nykyistä tehokkaampaa optisesta sähköön (O/E) -muunnosta tarvitaan.

Ferro- ja ferrimagneettiset piirirakenteet ovat saavuttaneet pikosekuntisen kytkennän, mutta ne vaativat paljon tehoa ja lämpenevät nopeasti.

Tutkimuksen toteuttanut tiimi onnistui kehittämään antiferromagneettisen rakenteen, joka vaihtaa tiloja jopa 40 pikosekunnissa käyttämällä kiraalisen antiferromagneetin (Mn3Sn) ja raskasmetallitantaalin kerroksia.

Uuden rakenteen virrankulutus on useita kertaluokkia pienempi kuin vastaavien nopeuksien saavuttaneissa ferromagneettisissa laitteissa.

Työmme voi siis edistää integroitujen fotonispintronisten laitteiden kehittämistä hyödyntäen energiatehokasta O/E-muunnosta televiestinnän aallonpituuksilla seuraavan sukupolven tieto- ja viestintätekniikoissa", tutkimuksen tekijät kirjoittavat.

Aiheesta aiemmin:

Yhden fotonin kytkin voisi mahdollistaa fotonisen laskennan

Asynkroninen optinen kiihdytinsiru