Buede nanokanaler tillader uafhængig tuning af ladnings- og spinstrømme

For at øge effektiviteten af ​​mikrochips, 3-D strukturer bliver nu undersøgt. Imidlertid, spintroniske komponenter, som er afhængige af elektronspin snarere end ladning, er altid flade. For at undersøge, hvordan man forbinder disse til 3-D elektronik, University of Groningen fysiker Dr. Kumar Sourav Das skabte buede spin-transportkanaler. Sammen med sine kolleger, han opdagede, at denne nye geometri gør det muligt uafhængigt at indstille ladnings- og spinstrømme. Resultaterne blev offentliggjort online af tidsskriftet Nano bogstaver den 13. september 2019.

Das startede med to hovedspørgsmål:hvordan man tuner spinstrøm ved hjælp af geometri, og hvordan man skaber spintransport i en 3-D nanostruktur. Elektronspin er en kvantemekanisk egenskab, et magnetisk moment, der kan bruges til at overføre eller gemme information. Spin bruges allerede i hukommelseslagring, og kan også bruges i logiske kredsløb.

Buet arkitektur

"Indtil nu, de fleste spintroniske enheder har været baseret på en flad struktur. Vi ønskede at finde ud af, hvordan spin-strømmene opfører sig i en buet kanal, " siger Das. Ved at bruge siliciumoxidsubstrater med skyttegrave skabt af en ionstråle, designet på HZDR i Dresden af ​​Dr. Denys Makarov, Das dyrkede aluminiums nanokanaler, der krydsede skyttegravene. I denne buede arkitektur, tykkelsen af ​​aluminium varierer i nanoskala dimensioner, kortere end spinrelaksationslængden.

Das brugte skyttegrave i forskellige størrelser og målte både spinmodstand og ladestrømme. "Det, vi opdagede, er, at variationer i rendestørrelsen påvirker spin og ladningstransport i kanalen forskelligt, " Das forklarer. "Vi var derfor i stand til uafhængigt at tune både spin- og ladestrømme baseret på kanalgeometrien."

Nye funktioner

Hans kollega Dr. Carmine Ortix fra Utrecht Universitet skabte en teoretisk model, der beskriver dette fænomen. "Vores teori demonstrerer klart, at det er muligt selvstændigt at tune spin- og opladningsegenskaberne ved at bruge formen af ​​materialerne alene. Denne mulighed overvinder de eksisterende teknologiske forhindringer for anvendeligheden af ​​spintronics i moderne elektronik, " siger Dr. Ortix. "At udvide lavdimensionelle strukturer ind i det tredimensionelle rum kan give midlerne til at modificere konventionelle funktionaliteter eller endda lancere helt nye funktionaliteter ved passende at skræddersy formen af ​​rigtige materialer."

"Denne opdagelse er vigtig, fordi den giver os mulighed for at tune spintroniske komponenter til at matche både spinstrømmen og ladestrømmen i elektroniske kredsløb, " siger Das. "Det muliggør en effektiv integration af spin-injektorer og detektorer eller spin-transistorer i moderne 3-D-kredsløb." Dette kan bidrage til at skabe mere energieffektiv elektronik, da spintronics er en attraktiv måde at skabe enheder med lav effekt. "Og vi kan nu bruge vores model til at designe kanaler."