Изолятор толщиной в атом помогает транспортировать спины
Промежуточный слой, состоящий из нескольких атомов, помогает улучшить передачу спиновых токов от одного материала к другому. До сих пор этот процесс сопряжен со значительными потерями. Команда из Университета Мартина Лютера Галле-Виттенберг (MLU), Института физики микроструктур Макса Планка (MPI) и Свободного университета Берлина сообщает в научном журнале ACS Nano Letters о том, как этого можно избежать. Таким образом, исследователи демонстрируют важные новые идеи, актуальные для многих приложений спинтроники, включая энергоэффективные и сверхбыстрые технологии хранения данных будущего.
Графическая абстракция. Предоставлено: Nano Letters (2022). DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04358
В современной микроэлектронике заряд электронов используется для переноса информации в электронных компонентах, мобильных телефонах и носителях информации. Перенос заряда требует относительно большого количества энергии и выделяет тепло. Spintronics может предложить энергосберегающую альтернативу. Основная идея состоит в том, чтобы использовать вращение в обработке информации. Спин — это собственный угловой момент электронов, создающий магнитный момент. Это генерирует магнетизм, который в конечном итоге будет использоваться для обработки информации.
В спинтронике спиновые токи также должны передаваться от одного материала к другому. «Во многих случаях перенос спина через интерфейсы — это процесс с большими потерями», — объясняет физик, профессор Георг Вольтерсдорф из MLU, который руководил исследованием. Команда искала способ уменьшить эти потери, используя подход, который на первый взгляд кажется довольно противоречивым: они интегрировали изолирующий барьер между двумя материалами.
«Мы разработали изолятор на атомном уровне, чтобы он стал металлическим и мог проводить спиновые токи. Это позволило нам значительно улучшить перенос спинов и оптимизировать межфазные свойства», — говорит Вольтерсдорф, подводя итоги процесса. Образцы материала были изготовлены в Институте физики микроструктур имени Макса Планка. Неожиданный эффект был обнаружен в ходе измерений спинового транспорта, проведенных в MLU и Свободном университете Берлина. Команда также обеспечивает теоретическую основу для нового открытия. Согласно Вольтерсдорфу, это можно описать с помощью относительно простых моделей без спин-орбитальной связи.
Результаты очень актуальны для многих приложений спинтроники. Например, их можно использовать для усовершенствования спинтронных терагерцовых излучателей. Терагерцовое излучение применяется не только в исследованиях, но и в высокочастотной электронике, медицине, испытании материалов и технике связи.
