Un equipo de la Universidad de Wollongong ha publicado una extensa revisión de semiconductores sin spin-gap SGS.
Los semiconductores sin espacio de espín SGS son una nueva clase de materiales de espacio cero que tienen electrones y agujeros completamente polarizados de espín.
El estudio refuerza la búsqueda de materiales que permitan una electrónica 'espintrónica' ultrarrápida y de energía ultrabaja sin desperdicio de energía por conducción eléctrica.
Su propiedad definitoria de los materiales SGS se relaciona con su 'banda prohibida', la brecha entre la valencia del material y las bandas de conducción, que define sus propiedades electrónicas.
En general, un canal de giro es decir, una de las direcciones de giro, hacia arriba o hacia abajo es semiconductor con un intervalo de banda finito, mientras que el otro canal de giro tiene un intervalo de banda cerrado cero.
En un semiconductor sin separación de espín SGS, los bordes de las bandas de conducción y valencia se tocan en un canal de espín, y no se requiere energía de umbral para mover electrones de estados ocupados valencia a estados vacíos conducción.
Esta propiedad confiere a estos materiales propiedades únicas: sus estructuras de banda son extremadamente sensibles a las influencias externas por ejemplo, presión o campo magnético.
La mayoría de los materiales SGS son todos materiales ferromagnéticos con altas temperaturas de Curie.
Las estructuras de bandas de los SGS pueden tener dos tipos de dispersiones de energía-momento: dispersión de Dirac lineal o dispersión parabólica.
La nueva revisión investiga tanto Dirac como los tres subtipos de SGS parabólicos en diferentes sistemas de materiales.
Para los SGS tipo Dirac, su movilidad de electrones es de dos a cuatro órdenes de magnitud mayor que en los semiconductores clásicos. Se necesita muy poca energía para excitar electrones en un SGS, las concentraciones de carga son muy fácilmente 'sintonizables'. Por ejemplo, esto puede serhecho mediante la introducción de un nuevo elemento dopaje o mediante la aplicación de un campo magnético o eléctrico puerta.
Los semiconductores sin separación de espín tipo Dirac exhiben conos Dirac totalmente polarizados y ofrecen una plataforma para espintrónica y electrónica de bajo consumo de energía a través de estados de borde sin disipación impulsados por el efecto Hall anómalo cuántico.
"Se describen las aplicaciones potenciales de los SGS en dispositivos espintrónicos de próxima generación, junto con la electrónica baja y la optoelectrónica con alta velocidad y bajo consumo de energía", según el profesor Xiaolin Wang, director del Instituto de Materiales Superconductores y Electrónicos, UoW y el líder temático de FLEET.
Desde que el profesor Xiaolin Wang propuso por primera vez los semiconductores spin-gapless SGS en 2008, los esfuerzos en todo el mundo para encontrar materiales candidatos adecuados se han centrado especialmente en los SGS de tipo Dirac.
En la última década, se ha predicho un gran número de SGS de tipo Dirac o parabólico mediante la teoría funcional de la densidad, y se han demostrado experimentalmente algunos SGS parabólicos tanto en monocapa como en materiales a granel.
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