Технология 50-летней давности открывает дорогу спинтронной технике

Сотрудниками UCL (University College London) при поддержке коллег из Кембриджа и японского университета Тохоку, чешского Института физики и университета Майнца (Германия) открыт новый способ эффективного генерирования и контроля тока, который использует магнитные свойства электронов в полупроводящих материалах.

Как известно, электрон имеет не только заряд, но и магнитный момент — спин, и хотя современные технологии используют заряд, считается, что будущее поколение спиновых устройств для записи и обработки информации имеет все шансы превзойти свои зарядовые аналоги.

Одним из методов генерирования и детектирования спина является спиновый эффект Холла. Он позволяет создавать спиновый ток, посредством которого информация может передаваться без физического перемещения электронов, а значит и без тепловых потерь, представляющих серьезную проблему для современной полупроводниковой техники.

Открываемые возможности стимулируют интерес к этому явлению со стороны ученых, пытающихся понять механизмы в основе спинового эффекта Холла и найти материалы, в которых он проявляется наиболее сильно.

Новая работа, вышедшая в журнале Nature Materials, показывает, что приложение электрического поля к распространенному полупроводниковому материалу арсениду галлия при комнатной температуре позволяет многократно увеличить эффективность спинового эффекта Холла.

Ученые смогли повысить ее в 40 раз по сравнению с прежними достижениями для полупроводников, подняв до уровня, сопоставимого с рекордными значениями спинового эффекта Холла, наблюдаемыми в тяжелых металлах, таких как платина.

Важность этой работы состоит в том, что согласно ее выводам, будущая спинтроника может не зависеть от редких и дорогих тяжелых металлов и использовать вместо них для эффективной обработки спиновой информации относительно недорогие полупроводники.

Соавтор исследования, доктор Хидекадзу Куребаяши (Hidekazu Kurebayashi) из лондонского Центра нанотехнологий UCL заявил: «Мы позаимствовали для наших современных спинтронных экспериментов полупроводниковый эффект с полувековой историей. Наши результаты имеют лишь предварительный характер, но они представляют подтверждение многообещающего для будущего спинтроники принципа. Полагаясь на уже существующую и отлаженную полупроводниковую технологию мы можем стоять на плечах гигантов».