Forskere identificerer sjælden 2-D-isolator med ferromagnetiske egenskaber

Samarbejdende forskere ved U.S. Department of Energy's Ames Laboratory, Brookhaven National Laboratory, og Princeton University har opdaget en ny lagdelt ferromagnetisk halvleder, en sjælden type materiale, der har et stort løfte om næste generations elektroniske teknologier.

Som navnet antyder, halvledere er guldlåse af elektrisk ledende materialer - ikke et metal, og ikke en isolator, men en "helt lige" mellem, hvis ledende egenskaber kan ændres og tilpasses på måder, der skaber grundlaget for verdens moderne elektroniske kapaciteter. Især sjældent er dem tættere på en isolator end på et metal.

Den nylige opdagelse af ferromagnetisme i halvledende materialer har været begrænset til en håndfuld af for det meste chrombaserede forbindelser. Men her, forskerne opdagede ferromagnetisme i en vanadium-jod halvleder, et materiale, som længe har været kendt, men ignoreret; og hvilken videnskabsmand Tai Kong sammenlignede med at finde en "skjult skat i vores egen baghave." Nu en postdoktoral forsker i laboratoriet af Robert J. Cava, Russell Wellman Moore, professor i kemi ved Princeton University, Kong afsluttede ph.d. forskning på Ames Laboratory under tilsyn af Paul C. Canfield. Og når nyt materiale kunne have ferromagnetisk reaktion, Kong henvendte sig til Ames Laboratory for magneto-optisk visualisering af magnetiske domæner, der fungerer som det endelige bevis på ferromagnetisme.

"At være i stand til at eksfoliere disse materialer ned i 2-D lag giver os nye muligheder for at finde usædvanlige egenskaber, der potentielt er nyttige til elektroniske teknologiske fremskridt, "sagde Kong." Det er lidt som at få en ny form af legoklodser. De mere unikke stykker du har, jo køligere de ting, du kan bygge. "

Fordelen ved ferromagnetisme i en halvleder er, at elektroniske egenskaber bliver spin-afhængige. Elektroner justerer deres spins langs intern magnetisering.

"Dette skaber en ekstra betjeningsknap til at manipulere strømme, der strømmer gennem en halvleder ved at manipulere magnetisering, enten ved at ændre magnetfeltet eller ved andre mere komplekse midler, mens mængden af ​​strøm, der kan transporteres, kan kontrolleres ved doping (tilføjelse af lille mængde andre materialer), "sagde Ames Laboratory Scientist Ruslan Prozorov." Disse yderligere måder at kontrollere adfærd og potentialet til at opdage nye effekter er årsagen til så stor interesse for at finde isolatorer og halvledere, der også er ferromagneter. "