作者伊丽莎白·玛博士是理论和实验物理学家,以前在新南威尔士大学,现在在南大,新加坡
观察到了可能的关键更快、更节能的切换在未来的自旋电子技术,使检测的自旋电子而非磁性的意思。
上个月由新南威尔士大学的研究人员发表的论文与国际合作者演示了使用自旋过滤分离自旋探测自旋取向根据他们的能量。
超快的,超低能量的自旋电子设备是一个令人兴奋的,beyond-CMOS技术。
在未来的自旋电子学检测旋转通过电子手段
新兴的自旋电子元件领域使用所提供的额外的自由度粒子的量子自旋,除了费用,考虑到超快的,超低能量计算。
关键是能够产生和探测自旋电子设备内部积累。
目标是生成和检测通过旋转电手段,而非磁性的意思,因为电场是少了很多积极昂贵比磁场生成,并且可以更快地打开和关闭。
节能自旋电子学是依赖生成和检测的旋转通过电子手段。
在强烈的旋轨道耦合半导体系统,所有电器一代的旋转已经成功了。
然而,检测spin-to-charge转换的半导体曾要求大磁场,限制速度和实用性。
在这个新的研究中,新南威尔士大学的研究人员利用自旋和电荷积累电流之间的非线性相互作用目前洞,展示所有电气spin-to-charge转换没有需要一个磁场。
“我们的技术承诺新的可能性快速旋转检测在各种各样的材料,不使用一个磁场,”主要作者伊丽莎白·玛博士解释说。
之前,生成和检测的自旋堆积在半导体通过光学方法,或通过自旋霍尔effect-inverse自旋霍尔效应。
然而,这些方法需要一个大自旋扩散长度,这意味着它们不适用强旋轨道耦合自旋扩散长度较短的材料。
所有电气自旋过滤
这项新研究中,新南威尔士大学的研究人员之间的合作,IBM苏黎世,日本在日本和剑桥大学,引入了一个新的方法检测旋转accumulation-using自旋过滤,分离不同自旋方向根据他们的能量。
通常情况下,自旋过滤器依赖于应用程序的大磁场,这是不切实际的,可以干扰自旋堆积。
上图:电子显微镜图像的实验装置。底部:映射非线性旋信号不同的操作条件。
相反,法布里奇奥Nichele博士在IBM苏黎世研究建议团队可以利用能源依赖的隧道进行非线性自旋积累转化为充电电流即使在零磁场。
“我们曾经在砷化镓纳米结构半导体洞作为强旋轨道耦合模型系统材料,并演示了非线性spin-to-charge转换所有电气和不需要磁场”项目负责人亚历克斯·汉密尔顿(新南威尔士大学)教授说。
“我们表明,新的非线性spin-to-charge转换技术是完全符合从线性响应测量获得的数据添加资深作者/教授Dimi Culcer在新南威尔士大学(也)。
因为非线性方法不需要磁场和自旋扩散长度,它承诺新的可能性的快速检测的自旋堆积在强烈旋轨道耦合自旋扩散长度较短的材料,如二维过渡金属dichalcogenides (TMDCs)和其他拓扑材料。雷竞技苹果版
最后,快的非线性spin-to-charge转换可以使纳秒精度的自旋堆积的时间分辨读出。
这项研究
非磁性材料的非线性自旋过滤器在零磁场发表在物理评论B2020年10月。(DOI 10.1103 / physrevb.102.140406)
这项工作是支持的澳大利亚研究理事会(发现和卓越中心项目)和使用的设施设备是捏造的澳大利亚的新南威尔士节点国家制造设施(ANFF-NSW)。
超低能量自旋电子学的未来技术之一在舰队澳大利亚研究理事会在未来的低能电子技术卓越中心。
更多的信息
- 联系亚历克斯·汉密尔顿教授alex.hamilton@unsw.edu.au
- 联系教授/ Dimi Culcerd.culcer@unsw.edu.au