Доказана возможность контроля спинового тока при комнатной температуре

Два года назад та же группа шведских ученых продемонстрировала, что графен, который является отличным проводником, также обладает уникальными спинтронными качествами. Тонкая углеродная сетка способна переносить электроны с координированными спинами на большие расстояния и сохранять спин дольше, чем любой известный материал при комнатной температуре. Хотя это расстояние все еще измеряется в микрометрах, а время — в наносекундах, это открытие открывает путь к использованию спинтроники для создания микроэлетронных устройств, сообщает Phys.org.

«Но недостаточно иметь хорошую трассу для движения спинового сигнала. Нужны еще дорожные знаки, чтобы сигнал мог быть управляемым, — говорит профессор Сародж Даш, глава исследовательской группы. — Нашей новой задачей стал поиск материала, который мог бы и переносить, и контролировать спин. Это непросто, так как эти условия обычно требуют совершенно противоположных свойств материалов».

Такими противоположными графену спинтронными свойствами обладает двухмерный дисульфид молибдена (MoS2). Несколько его слоев ученые разместили поверх графена. Изучив спиновой сигнал, они обнаружили, что, во-первых, его интенсивность и срок действия в графене сократились на порядок из-за близкого контракта с MoS2. Но также увидели, каким образом можно управлять этим сигналом и его длительностью, используя затворное напряжение.

Это происходит из-за того, что естественный энергетический барьер между слоями материала (барьер Шоттки) сокращает электрическое напряжение. Поэтому электроны могут, на основании законов квантовой механики, пробиваться из графена в дисульфид молибдена. Это заставляет исчезнуть спиновую поляризацию. Спин становится беспорядочно распределенным.

Таким образом, можно открывать и закрывать «вентиль» путем регулировки напряжения. Схожим образом работают и современные транзисторы. Тем не менее, Даш не спешит называть это устройство транзистором. «Когда исследователи предлагают варианты будущих спиновых транзисторов, они часто имеют в виду нечто, основанное на технологии полупроводников и так называемой когерентной манипуляции электронного спина. Мы сделали нечто совершенно иное, но выполняющее схожие функции», — объясняет он.

Совсем недавно американские ученые продемонстрировали возможность создания более производительных компьютеров, работающих на принципах спинтроники. В частности, они разработали аморфный синтетический материал для спинового токопереноса. Этот материал дешевле и проще производить, чем кристаллы кремния.