Многообещающий симбиоз графена и спинтроники

Команда физиков из Городского университета Гонконга и китайского Университета науки и технологии продвинулась вперед в разработке полезных спинтронных устройств на базе графена.

«К спинтронным устройствам проявляется большой интерес, поскольку они обещают лучшую по сравнению с традиционной электроникой производительность и, вероятно, заменят ее в один прекрасный день, - сказал Квок Сум Чань (Kwok Sum Chan), проф. физики из Гонконга. – Графен является важным материалом для спинтронных устройств, потому что спин его электронов может сохранять направление длительное время, что предотвращает потерю данных».

Однако спиновый ток, который является основным носителем данных в графеновых спинтронных устройствах, генерировать трудно. Проф. Чань с коллегами приблизился к решению этой проблемы. Метод включает снятие спинового вырождения в монослое графена, создаваемое эффектом близости ферромагнетика и адиабатическим процессом (медленным по сравнению со скоростью электронов в устройстве) квантовой накачки.

Близость ферромагнетика расщепляла энергетические уровни электронов с разнонаправленными спинами. При адиабатической накачке постоянный электрический ток создавался двумя потенциалами переменного тока и не требовал приложения постоянного потенциала. Эта рутинная техника обычно используется в полупроводниках для генерирования спинового тока, но никогда раньше не применялась для графена.

Ученые могли управлять степенью поляризации спинового тока посредством изменения энергии уровня Ферми (химического потенциала), что очень важно для применения в различных приложениях.

Метод использует тонкие ферромагнитные пленки, осажденные на графене, и два металлических электрода, что может найти применение в наномерных спинтронных устройствах.