Para hacer transistores que operen utilizando el giro de electrones, en lugar de su carga, es necesario encontrar una forma de activar y desactivar las corrientes de giro. Además, la vida útil de los giros debe ser al menos igual al tiempopara que estos electrones viajen a través de un circuito. Los científicos de la Universidad de Groningen han dado un paso importante al crear un dispositivo que cumple estos dos requisitos, basado en una doble capa de grafeno encima de una capa de disulfuro de tungsteno. Sus resultadoshan sido publicados el 16 de octubre en la revista Revisión física B .
El grafeno, una forma bidimensional de carbono, es un excelente conductor de espines de electrones. Sin embargo, es difícil manipular las corrientes de espín en este material. El espín es una propiedad mecánica cuántica de los electrones, que los hace comportarse como pequeños imanes.El grupo de Física de Nanodispositivos de la Universidad de Groningen, dirigido por el profesor Bart van Wees, está trabajando en este problema. Previamente han demostrado que es posible controlar las corrientes de espín si el grafeno se coloca encima de una capa de disulfuro de tungsteno otro material 2D.
Nueva técnica
"Sin embargo, este enfoque reduce la vida útil de los espines", explica Siddhartha Omar, un postdoc en el grupo Van Wees. El tungsteno es un metal, y sus átomos influyen en los electrones que pasan a través del grafeno, disipando las corrientes de espín. Esto condujoOmar usará una doble capa de grafeno en el disulfuro de tungsteno, según la teoría de que los electrones que pasan a través de la capa superior deberían 'sentir' menos influencia de los átomos metálicos.
Omar también usó otra técnica nueva, en la cual dos tipos diferentes de corriente de giro pasan a través del grafeno. El giro es un momento magnético que tiene una dirección determinada. En materiales normales, los giros no están alineados. Sin embargo, el momento magnético delas corrientes de giro, como la de los imanes, tienen una alineación preferencial. En relación con el material a través del cual pasan los electrones, sus giros pueden tener una orientación en el plano o una orientación fuera del plano.
nivel de energía
'Descubrimos que, a medida que los electrones pasan a través de la capa externa de grafeno, los giros en el plano se disipan muy rápidamente, en simples picosegundos. Sin embargo, la vida útil de los giros fuera del plano es aproximadamente cien veces más largaEsto significa que, incluso en presencia de disulfuro de tungsteno, un componente de las corrientes de giro giros con una orientación fuera del plano puede viajar lo suficientemente lejos como para ser utilizado en dispositivos como transistores.
El nivel de energía de las corrientes de espín observadas por Omar provocó que pasaran a través de la capa superior de grafeno. Este nivel de energía puede aumentarse aplicando un campo eléctrico, empujando las corrientes de espín hacia la capa inferior. 'Allí abajo, los espinessentirá el efecto completo de los átomos de metal y las corrientes de espín se disiparán rápidamente ", explica Omar. Esta capacidad de desconectar la corriente de espín usando un campo eléctrico es importante, ya que podría usarse para" bloquear "los transistores basados en esta tecnología.
"Desafortunadamente, ciertas limitaciones técnicas del sustrato sobre el que construimos estos dispositivos nos impiden crear campos eléctricos que sean lo suficientemente fuertes como para producir este efecto de activación", dice Omar. "Sin embargo, hemos demostrado que es posible enviar espíncorrientes a través de una heteroestructura hecha de grafeno y disulfuro de tungsteno. Ese es un paso importante hacia la creación de un transistor de giro. '
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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