Наблюдение нелинейности в электронных спиновых процессах в графене упрощает транспортировку, манипулирование и обнаружение спинов, а также преобразование спина в заряд. Он также позволяет выполнять аналоговые операции, такие как амплитудная модуляция и усиление вращения. Это приближает спинтронику к тому моменту, когда после появления первых транзисторов была обычная электроника. Эти результаты физиков из Гронингенского университета были опубликованы в журнале Physical Review Applied 17 декабря.
Спинтроника — это тип электроники, которая использует спин электронов (магнитный момент, который может иметь значения «вверх» или «вниз») для передачи сигналов. Спиновый транспорт в двумерном углеродном материале графене превосходен; Однако манипуляции со спинами нет. Это требует добавления ферромагнетиков (для инжекции и детектирования спина) или материалов с тяжелыми атомами с высокой спин-орбитальной связью, которые позволяют управлять спинами.
Нелинейный
Ученые из Университета Гронингена показали, что нелинейные эффекты, характерные для электронного спина, могут быть достигнуты с помощью 2D-нитрида бора. Ранее они уже показали, что пропускание тока через бислой нитрида бора, к которому был приложен небольшой постоянный ток смещения, приводило к очень высокой спиновой поляризации, что означает большую разницу между числами раскрутки вверх и электроны со спином вниз. Теперь они показали, что увеличение поляризации может быть связано с нелинейными процессами, которые влияют на электронные спины.
Нелинейность означает, что два спиновых сигнала умножаются, а не складываются (что было бы линейным эффектом). Кроме того, в нелинейном режиме спиновые сигналы могут быть измерены без использования ферромагнетиков. Раньше в типичном устройстве спинтроники с графеном все эти эффекты либо отсутствовали, либо были очень слабыми. «Все из-за этого нелинейного эффекта, который увеличивается пропорционально току смещения», — говорит Сиддхартха Омар, бывший научный сотрудник Университета Гронингена и первый автор статьи. «Поляризация может достигать даже 100 процентов. Поскольку он нелинейный, при подаче этого тока вы отдаете меньше и получаете больше во время впрыска».
Нейроморфный
В своем исследовании Омар и его коллеги из группы «Физика наноустройств» Института перспективных материалов Цернике Университета Гронингена демонстрируют применение нелинейного эффекта для основных аналоговых операций, таких как основные элементы амплитудной модуляции на чистых спиновых сигналах. «Мы считаем, что это можно использовать для переноса спина на большие расстояния. Более сильный спиновый сигнал также упрощает преобразование спинового заряда, а это означает, что нам больше не нужны ферромагнетики для их обнаружения».
Возможность модулировать спиновой сигнал, а не просто включать или выключать его, также упрощает создание спинтронных устройств. Омар: «Их можно использовать в спиновых нейроморфных вычислениях, в которых используются переключатели, которые могут иметь диапазон значений, а не просто 0 или 1». Также представляется возможным создать усилитель спинового тока, который вырабатывает большой спиновой ток при небольшом напряжении смещения. «Возможно, это уже есть, но нам еще предстоит это доказать», — говорит Омар.
Спинтроника
Все эти эффекты были измерены как при низких, так и при комнатной температуре, и их можно было использовать в таких приложениях, как элементы нелинейных схем в областях передовой спинтроники. «Spintronics сейчас находится на том уровне, на котором была обычная электроника после появления первых транзисторов. Теперь мы можем создавать настоящие устройства спинтроники», — заключает Омар.
По информации https://interest-news.ru/novosti/novoe-otkrytie-priblizhaet-analogovye-ustrojstva-spintroniki.html
Обозрение "Terra & Comp".
