En kontakt til styring af centrifugeringsstrømmen

Forskere ved Tohoku University i Japan har opdaget en switch til at styre spin -strømmen, en mekanisme, der er nødvendig til informationsbehandling med fuld spin-baserede enheder.

Dette er vigtigt, fordi selvom teknologien bag detektering og generering af spin -strømmen har været etableret i nogen tid, en komponent, der længe mangler, i historien om spintronics har været en "spin current switch". Det svarer til transistoren, der bruges i elektronik til at aktivere og deaktivere strømmen af ​​elektricitet.

Spintronics er et voksende felt inden for nanoskalaelektronik, der ikke kun bruger elektroners ladning, men også elektroners spin. Teknologien kræver ikke et specialiseret halvledermateriale, der resulterer i reducerede produktionsomkostninger.

Andre fordele omfatter mindre energibehov, samt lavt strømforbrug med konkurrencedygtig dataoverførsel og lagerkapacitet. Det er blevet brugt i en række forskellige enheder til informationsbehandling, hukommelse og lagring - især ultrahøj densitet harddiske og ikke-flygtige minder.

Materialer har indbyggede mekanismer til at muliggøre elektrisk detektering af centrifugeringsstrømmen, såsom den inverse spin hall -effekt (ISHE). Ved hjælp af ISHE, spinstrøm genereret af andre energiformer som mikrobølger (centrifugering) og varme (spin Seebeck -effekt) omdannes til elektrisk spænding i materialet.

Nu, Zhiyong Qiu, Dazhi Hou, Eiji Saitoh, og samarbejdspartnere på Tohoku og Mainz Universiteter, har bevist, at en nyudviklet lagdelt struktur af materialer fungerer som en spin -strømafbryder. Ved hjælp af strukturen, de var i stand til at styre transmissionen af ​​spinstrøm ved en stigning på 500% ved nær stuetemperatur.

Trelagsstrukturen sandwiches Cr ₂ O ₃ mellem yttrium jern granat (YIG) og platin (Pt). YIG/Pt -parret er en standardkombination af materialer, der bruges til at undersøge centrifugeringsstrømmen - begge er isolatorer, hvor elektroner ikke kan strømme. YIG, en ferromagnetisk elektrisk isolator, genererer spin -strøm som reaktion på RF -mikrobølge eller temperaturgradient og Pt, et paramagnetisk metal, detekterer centrifugeringsstrømmen som en elektrisk spænding via ISHE.

Ved at placere Cr ₂ O ₃ mellem materialerne, spændingssignalet ved Pt afspejler, hvor meget Cr ₂ O ₃ lag kan overføre centrifugeringsstrømmen. Forskerne undersøgte ændringen af ​​spændingen mod temperaturen og det anvendte magnetfelt.

"Vi observerede en massiv reduktion i spændingssignalet, da vi krydsede temperaturen på omkring 300K, på hvilket tidspunkt Cr ₂ O ₃ ændrer sin fase fra paramagnet til anti-ferromagnet (Neel point), "sagde adjunkt Dazhi Hou. Ændringen af ​​spin -strømtransmissionen er en stigning på næsten 500% under anvendelse af et magnetfelt. Denne adfærd tyder på, at den lagdelte struktur fungerer som en spin -strømkontakt, når man krydser Neel -punktet for Cr ₂ O ₃ eller anvende et magnetfelt.

"Ligesom transistoren revolutionerede elektronikken ved at muliggøre en skalerbar udvikling af elektroniske enheder, opdagelsen af ​​en spin -strømkontakt vil sandsynligvis tage spintronics i en ny retning, "sagde professor Eiji Saitoh." Det er en betydelig udvikling. "