| +11 голос |
|
Фильтрация спинов может стать ключом к более быстрому и более энергоэффективному переключению в будущей спинтронной технологии, позволяя обнаруживать спин с помощью электрических, а не магнитных средств.
В статье UNSW, опубликованной в прошлом месяце, демонстрируется обнаружение спинов с использованием спинового фильтра для разделения ориентации спинов в соответствии с их энергиями.
Сверхбыстрые спинтронные устройства со сверхнизким энергопотреблением - это захватывающая технология, выходящая за рамки КМОП.
Возникающая область спинтронных устройств использует дополнительную степень свободы, обеспечиваемую квантовым спином частиц, в дополнение к его заряду, что позволяет проводить сверхбыстрые вычисления со сверхнизкой энергией.
Ключевым моментом является способность генерировать и обнаруживать вращение по мере его накопления на поверхности материала.
Целью исследователей является генерирование и обнаружение спина с помощью электрических, а не магнитных средств, потому что электрические поля гораздо менее энергозатратные, чем магнитные поля.
Энергоэффективная спинтроника зависит как от генерации, так и от обнаружения спина электрическими средствами.
В полупроводниковых системах с сильной спин-орбитальной связью полностью электрическая генерация спина уже успешно продемонстрирована.
Однако для обнаружения преобразования спина в заряд всегда требовался широкий диапазон магнитных полей, что ограничивало скорость и практичность.
В этом новом исследовании ученые из UNSW использовали нелинейные взаимодействия между накоплением спина и токами заряда в дырках из арсенида галлия, демонстрируя полностью электрическое преобразование спина в заряд без необходимости использования магнитного поля.
«Наша методика обещает новые возможности для быстрого обнаружения спина в самых разных материалах без использования магнитного поля», - объясняет ведущий автор д-р Элизабет Марчеллина (Elizabeth Marcellina).
Ранее создание и обнаружение накопления спинов в полупроводниках достигалось с помощью оптических методов или с помощью пары спиновый эффект Холла—обратный спиновый эффект Холла.
Однако эти методы требуют большой длины спиновой диффузии, а это означает, что они не применимы к материалам с сильной спин-орбитальной связью с короткой спиновой диффузионной длиной.
В исследовании UNSW представлен новый метод обнаружения накопления спинов - использование спинового фильтра, который разделяет разные ориентации спинов в зависимости от их энергии.
Как правило, спиновые фильтры основаны на приложении сильных магнитных полей, что непрактично и может мешать накоплению спина.
Вместо этого команда UNSW использовала нелинейные взаимодействия между накоплением спина и зарядом, которые облегчают преобразование накопления спина в токи заряда даже при нулевом магнитном поле.
«Используя баллистические мезоскопические дырки из арсенида галлия в качестве модельной системы для материалов с сильной спин-орбитальной связью, мы продемонстрировали нелинейное преобразование спина в заряд, которое является полностью электрическим и не требует магнитного поля», - говорит автор-корреспондент проф. Дими Калсер (Dimi Culcer) из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW).
«Мы показали, что нелинейное преобразование спина в заряд полностью согласуется с данными, полученными в результате измерений линейного отклика, и происходит на порядки быстрее», - говорит автор-корреспондент проф. Алекс Гамильтон (Alex Hamilton), также из UNSW.
Поскольку нелинейный метод не требует магнитного поля или большой длины спиновой диффузии, он обещает новые возможности для быстрого обнаружения накопления спинов в сильновзаимодействующих спин-орбитальных материалах с короткими спиновыми диффузионными длинами, таких как TMDC (Transition metal dichalcogenide monolayers) и топологические материалы.
Наконец, скорость нелинейного преобразования спина в заряд может обеспечить возможность считывания с временным разрешением накопления спина с разрешением до 1 наносекунды.
Ведущий автор д-р Элизабет Марчеллина - физик-теоретик и экспериментатор
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| +11 голос |
|
