Технологии 2D-памяти с помощью магнитного графена

В спинтронике магнитный момент электронов (спин) используется для передачи и управления информацией. Из двумерных материалов можно построить сверхкомпактную двумерную спин-логическую схему, способную переносить спиновую информацию на большие расстояния, а также обеспечивать сильную спин-поляризацию тока заряда.

Эксперименты физиков из Университета Гронингена (Нидерланды) и Колумбийского университета (США) показывают, что магнитный графен может стать оптимальным выбором для таких двумерных спин-логических устройств, поскольку он эффективно преобразует заряд в спиновый ток и может передавать эту сильную спин-поляризацию на большие расстояния. Это открытие было опубликовано 6 мая в журнале Nature Nanotechnology.

Передача и управление информацией

Спинтронные устройства являются перспективной высокоскоростной и энергосберегающей альтернативой современной электронике. Эти устройства используют магнитный момент электронов, так называемые спины ("вверх" или "вниз"), для передачи и хранения информации. Постоянное уменьшение масштабов технологии памяти требует все более компактных устройств спинтроники, и поэтому ведутся поиски атомарно тонких материалов, способных активно генерировать большие спиновые сигналы и передавать спиновую информацию на микрометровые расстояния.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Уже более десяти лет графен является наиболее благоприятным двумерным материалом для переноса спиновой информации. Однако графен не может сам по себе генерировать спиновый ток, если не изменить его свойства соответствующим образом. Один из способов добиться этого - заставить его действовать как магнитный материал. Магнетизм будет благоприятствовать прохождению одного типа спина и, таким образом, создаст дисбаланс в количестве электронов со спином вверх по сравнению со спином вниз. В магнитном графене это привело бы к возникновению сильно спин-поляризованного тока.

Теперь эта идея была экспериментально подтверждена учеными из группы "Физика наноустройств" под руководством проф. Барта ван Вееса в Гронингенском университете, в Институте передовых материалов имени Зернике. Когда они поднесли графен в непосредственной близости к двумерному слоистому антиферромагнетику CrSBr, они смогли напрямую измерить большую спин-поляризацию тока, генерируемого магнитным графеном.

В обычных устройствах спинтроники на основе графена ферромагнитные (кобальтовые) электроды используются для ввода и регистрации спинового сигнала в графене. В схемах же, построенных на основе магнитного графена, инжекция, транспортировка и обнаружение спинов могут осуществляться самим графеном, объясняет Талиех Гиаси, первый автор статьи. "Мы обнаружили исключительно большую спин-поляризацию проводимости 14% в магнитном графене, которая, как ожидается, будет эффективно настраиваться поперечным электрическим полем". Это, наряду с превосходными свойствами графена по переносу заряда и спина, позволяет реализовать полностью графеновые 2D спин-логические схемы, в которых только магнитный графен может вводить, переносить и обнаруживать спиновую информацию.

Более того, неизбежное рассеивание тепла, которое происходит в любой электронной схеме, в этих спинтронных устройствах превращается в преимущество. "Мы наблюдаем, что температурный градиент в магнитном графене из-за джоулева нагрева преобразуется в спиновый ток. Это происходит благодаря спин-зависимому эффекту Зеебека, который также впервые наблюдается в графене в наших экспериментах", - говорит Гиаси. Эффективная электрическая и тепловая генерация спиновых токов магнитным графеном обещает значительные успехи как для двумерной спинтроники, так и для спин-калоритроники.

Спиновый транспорт в графене, кроме того, очень чувствителен к магнитному поведению внешнего слоя соседнего антиферромагнетика. Это означает, что измерения спинового транспорта позволяют считывать намагниченность одного атомного слоя. Таким образом, устройства на основе магнитного графена не только затрагивают наиболее технологически важные аспекты магнетизма в графене для двумерной памяти и сенсорных систем, но и позволяют глубже понять физику магнетизма.

Будущие последствия этих результатов будут изучены в контексте флагманской программы ЕС Graphene Flagship, которая работает над новыми применениями графена и двумерных материалов. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet