Samarbetande forskare vid U.S. Department of Energy's Ames Laboratory, Brookhaven National Laboratory, och Princeton University har upptäckt en ny skiktad ferromagnetisk halvledare, en sällsynt typ av material som har stora löften för nästa generations elektroniska tekniker.

Som namnet antyder, halvledare är guldslockarna för elektriskt ledande material - inte en metall, och inte en isolator, men en "precis rätt" mellanliggande vars ledande egenskaper kan ändras och anpassas på sätt som skapar grunden för världens moderna elektroniska kapacitet. Speciellt sällsynta är de som ligger närmare en isolator än en metall.

Den senaste tidens upptäckt av ferromagnetism i halvledande material har begränsats till en handfull mestadels krombaserade föreningar. Men här, forskarna upptäckte ferromagnetism i en vanadin-jod halvledare, ett material som länge varit känt men ignorerat; och vilken forskare Tai Kong jämförde med att hitta en "dold skatt i vår egen bakgård". Nu postdoktoral forskare i laboratoriet av Robert J. Cava, Russell Wellman Moore professor i kemi vid Princeton University, Kong avslutade doktorsexamen forskning vid Ames Laboratory under överinseende av Paul C. Canfield. Och när nytt material kan ha ferromagnetiskt svar, Kong vände sig till Ames Laboratory för magneto-optisk visualisering av magnetiska domäner som fungerar som det definitiva beviset för ferromagnetism.

"Att kunna exfoliera dessa material i 2-D-lager ger oss nya möjligheter att hitta ovanliga egenskaper som potentiellt är användbara för elektroniska teknologiska framsteg, "sa Kong." Det är ungefär som att få en ny form av Lego -klossar. De mer unika bitarna du har, ju svalare saker du kan bygga. "

Fördelen med ferromagnetism i en halvledare är att elektroniska egenskaper blir spinnberoende. Elektroner justerar sina snurr längs intern magnetisering.

"Detta skapar en ytterligare kontrollratt för att manipulera strömmar som flyter genom en halvledare genom att manipulera magnetisering, antingen genom att ändra magnetfältet eller med andra mer komplexa medel, medan mängden ström som kan transporteras kan kontrolleras genom dopning (tillsats av liten mängd andra material), "sade Ames Laboratory Scientist Ruslan Prozorov." Dessa ytterligare sätt att kontrollera beteende och potentialen att upptäcka nya effekter är orsaken till ett så stort intresse för att hitta isolatorer och halvledare som också är ferromagneter. "