Fremtidens elektronik:En ny energieffektiv mekanisme, der bruger Rashba-effekten

Forskere ved Tokyo Institute of Technology foreslog nye kvasi-1-D materialer til potentielle spintroniske applikationer, en kommende teknologi, der udnytter elektronernes spin. De udførte simuleringer for at demonstrere spin -egenskaberne af disse materialer og forklarede mekanismerne bag deres adfærd.

Konventionel elektronik er baseret på elektroners bevægelse og vedrører hovedsageligt deres elektriske ladning. Imidlertid, moderne elektronik er tæt på at nå de fysiske grænser for fortsatte forbedringer. Men elektroner bærer en anden iboende kvantefysisk egenskab kaldet "spin, "som kan tolkes som en type vinkelmoment og kan enten være" op "eller" ned ". Selvom konventionelle elektroniske enheder ikke vedrører elektronspin, spintronics er et felt, hvor spin af de ledende elektroner er afgørende. Seriøse forbedringer i ydeevne og nye applikationer kan opnås gennem spinstrømme.

Forskere forsøger stadig at finde bekvemme måder at generere spinstrømme via materialestrukturer, der besidder elektroner med ønskelige spinegenskaber. Rashba-Bychkov-effekten (eller simpelthen Rashba-effekten), som indebærer at bryde symmetrien for spin-up og spin-down elektroner, kan potentielt udnyttes til dette formål. Lektor Yoshihiro Gohda fra Tokyo Institute of Technology og hans kollega har foreslået en ny mekanisme til at generere en spinstrøm uden energitab fra en række simuleringer for nye vismut-adsorberede indium-baserede kvasi-1-D materialer, der udviser en gigantisk Rashba-effekt . "Vores mekanisme er velegnet til spintronic -applikationer, har den fordel, at det ikke kræver et eksternt magnetfelt for at generere ikke-dissipativ spinstrøm, "forklarer Gohda. Denne fordel ville forenkle potentielle spintronic -enheder og muliggøre yderligere miniaturisering.

Forskerne udførte simuleringer baseret på disse materialer for at demonstrere, at deres Rashba -effekt kan være stor og kun kræver, at der anvendes en bestemt spænding for at generere spinstrømme. Ved at sammenligne Rashba -egenskaberne ved flere variationer af disse materialer, de gav forklaringer til de observerede forskelle i materialernes spinegenskaber og en vejledning til yderligere materialeudforskning.

Denne type forskning er meget vigtig, da radikalt nye teknologier er påkrævet, hvis vi agter at forbedre elektroniske enheder yderligere og gå ud over deres nuværende fysiske grænser. "Vores undersøgelse bør være vigtig for energieffektive spintronic-applikationer og stimulere yderligere udforskning af forskellige 1-D Rashba-systemer, " slutter Gohda. Fra hurtigere hukommelser til kvantecomputere, fordelene ved bedre at forstå og udnytte Rashba-systemer vil helt sikkert have enorme konsekvenser.