Ny opdagelse bringer analoge spintronic -enheder tættere på

Observationen af ​​ikke-linearitet i elektron-spin-relaterede processer i grafen gør det lettere at transportere, manipulere og opdage spins, samt spin-to-charge konvertering. Det tillader også analoge operationer såsom amplitude -modulering og spin -forstærkning. Dette bringer spintronics til det punkt, hvor almindelig elektronik var efter introduktionen af ​​de første transistorer. Disse resultater af University of Groningen fysikere blev offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgang anvendt den 17. december.

Spintronics er en type elektronik, der bruger elektronernes spin (et magnetisk moment, der kan have værdierne 'op' eller 'ned') til at transportere signaler. Centrifugeringstransport i 2-D kulstofmaterialet grafen er fremragende; imidlertid, manipulation af spins er ikke. Dette kræver tilsætning af ferromagneter (til spin-injektion og påvisning) eller tung-atom-materialer med høj spin-orbit-kobling, som tillader manipulation af spins.

Ikke -lineært

Forskere fra University of Groningen har nu vist, at ikke-lineære effekter, der er særlige for elektronspin, kan opnås ved hjælp af 2-D-bornitrid. Tidligere har de havde allerede vist, at indsprøjtning af en strøm gennem et bornitrid -dobbeltlag, hvortil der blev påført en lille DC -biasstrøm, resulterede i en meget høj spin -polarisering, hvilket betyder, at der er stor forskel mellem antallet af spin-up og spin-down elektroner. De har nu vist, at stigningen i polarisering kan tilskrives ikke -lineære processer, der påvirker elektronspins.

Ikke -lineariteten betyder, at to spinsignaler formerer sig, i stedet for at tilføje (hvilket ville være en lineær effekt). Desuden, i det ikke -lineære regime, spinsignaler kan måles uden at bruge ferromagneter. Tidligere, alle disse effekter var enten fraværende eller meget svage i en typisk grafen spintronic -enhed. 'Alt på grund af denne ikke -lineære effekt, som stiger i forhold til forspændingsstrømmen, siger Siddhartha Omar, en tidligere postdoktor ved University of Groningen og første forfatter til papiret. 'Polarisering kan endda nå 100 pct. Da det er ikke -lineært, du giver mindre og får mere under injektionen, når denne strøm påføres. '

Neuromorf

I undersøgelsen, Omar og hans kolleger i gruppen Physics of Nanodevices ved Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen, vise anvendelser af den ikke -lineære effekt til grundlæggende analoge operationer, såsom essentielle elementer i amplitude -modulering på rene spinsignaler. 'Vi mener, at dette kan bruges til at transportere spin over større afstande. Det større spin-signal gør også spin-charge-konvertering lettere, og det betyder, at vi ikke længere har brug for ferromagneter til at opdage dem. '

Evnen til at modulere et spin -signal, frem for bare at tænde eller slukke den, gør det også lettere at konstruere spintronic -enheder. Omar:'De kunne bruges til spin-baseret neuromorf computing, som bruger switches, der kan have en række værdier, frem for bare 0 eller 1. ' Det ser også ud til at være muligt at oprette en spin -strømforstærker, som producerer en stor centrifugeringsstrøm med en lille forspænding. 'Det kan være der allerede, men vi skal stadig bevise det, siger Omar.

Spintronics

Alle disse effekter blev målt både ved lave temperaturer og ved stuetemperatur og kunne bruges i applikationer såsom ikke -lineære kredsløbselementer inden for avanceret spintronik. 'Spintronics er nu på det punkt, hvor almindelig elektronik var efter introduktionen af ​​de første transistorer. Vi kunne nu bygge rigtige spintronic -enheder, «slutter Omar.