Más, más rápido, mejor, más barato. Estas son las demandas de nuestro mundo centrado en datos y contento con los dispositivos. Cumplir con estas demandas requiere tecnologías para procesar y almacenar información. Ahora, un obstáculo significativo para el desarrollo de tecnologías de dispositivos de próxima generaciónparece haber sido superado, según investigadores de la Universidad de Tokio Japón, el Instituto de Tecnología de Tokio Japón y la Universidad de Pedagogía de Ho Chi Minh Vietnam.
Especializado en el campo emergente de la espintrónica de semiconductores, el equipo se ha convertido en el primero en informar el crecimiento de semiconductores ferromagnéticos dopados con hierro que funcionan a temperatura ambiente, una restricción física de larga data. El dopaje es la práctica de agregar átomos de impurezas a una red de semiconductores paramodificar la estructura y las propiedades eléctricas. Los semiconductores ferromagnéticos se valoran por su potencial para mejorar la funcionalidad del dispositivo utilizando los grados de libertad de giro de los electrones en los dispositivos semiconductores.
"El puente de semiconductores y magnetismo es deseable porque brindaría nuevas oportunidades de utilizar grados de libertad de giro en dispositivos semiconductores", explicó el líder de investigación Masaaki Tanaka, Ph.D., del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Sistemas de Información, y Centro paraSpintronics Research Network, Universidad de Tokio. "Nuestro enfoque es, de hecho, contra los puntos de vista tradicionales del diseño de materiales para semiconductores ferromagnéticos. En nuestro trabajo, hemos logrado un gran avance al hacer crecer un semiconductor dopado con hierro que muestra ferromagnetismo a temperatura ambiente.por primera vez en semiconductores que tienen buena compatibilidad con la electrónica moderna. Nuestros resultados abren una forma de realizar dispositivos espintrónicos semiconductores que funcionan a temperatura ambiente ".
Los investigadores discuten sus hallazgos esta semana en letras de física aplicada , de AIP Publishing. El movimiento inconformista de los investigadores desafió la teoría predominante que predijo que un tipo de semiconductor conocido como "intervalo de banda ancha" sería fuertemente ferromagnético. La mayoría de las investigaciones se centran en el enfoque de intervalo de banda ancha ". En su lugar, elegimos"Los semiconductores de separación, como el arseniuro de indio, o el antimonuro de galio, como los semiconductores del huésped", dijo Tanaka. Esta opción les permitió obtener ferromagnetismo y conservarlo a temperatura ambiente ajustando las concentraciones de dopaje.
Los investigadores han imaginado durante mucho tiempo el puente de semiconductores y magnetismo para crear nuevas oportunidades de utilizar grados de libertad de giro y aprovechar el giro de electrones en semiconductores. Pero hasta ahora, los semiconductores ferromagnéticos solo han funcionado en condiciones experimentales a temperaturas extremadamente bajas y frías, generalmente inferiores a 200K -73oC, que es mucho más frío que el punto de congelación del agua, 273.15 K. Aquí, K Kelvin es una escala de temperatura que, como la escala Celsius oC, tiene 100 grados entre ebullición 373.15 K = 100grados Celsius y congelación 273.15 K = 0 grados Celsius de agua.
Las aplicaciones potenciales de semiconductores ferromagnéticos incluyen el diseño de dispositivos nuevos y mejorados, como los transistores de giro.
"Se espera que los transistores de giro se utilicen como el elemento básico de los circuitos lógicos de bajo consumo de energía, no volátiles y reconfigurables", explicó Tanaka.
En 2012, el equipo postuló que el uso de hierro como agentes de dopaje magnéticos en semiconductores produciría ventajas de rendimiento que no se ven en la clase de dopantes de manganeso más frecuentemente estudiada
Los escépticos dudaban de este enfoque, pero el equipo continuó y creó con éxito un semiconductor ferromagnético conocido como "tipo n".
"Esto fue considerado imposible por casi todos los principales teóricos", señaló Tanaka. "Predijeron que tales semiconductores ferromagnéticos de tipo n no pueden retener el ferromagnetismo a temperaturas superiores a 0.1 K. Demostramos, sin embargo, muchas funcionalidades nuevas, como la cuánticaefecto de tamaño y la capacidad de ajustar el ferromagnetismo mediante la manipulación de la función de onda ".
En un nivel práctico, el equipo continúa su investigación con el objetivo de aplicar semiconductores ferromagnéticos dopados con hierro al campo de la innovación de dispositivos espintrónicos. En un nivel teórico, el equipo está interesado en reevaluar las teorías convencionales del magnetismo en semiconductores."Con base en los resultados de muchas pruebas experimentales, hemos demostrado que el ferromagnetismo en nuestro semiconductor dopado con hierro es intrínseco", dijo Tanaka.
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Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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