Observationen av olinearitet i elektronspinnrelaterade processer i grafen gör det lättare att transportera, manipulera och upptäcka snurr, samt spin-to-charge-konvertering. Det tillåter också analoga operationer som amplitudmodulation och spinnförstärkning. Detta leder spintronics till den punkt där vanlig elektronik var efter introduktionen av de första transistorerna. Dessa resultat av University of Groningen fysiker publicerades i tidskriften Fysisk granskning tillämpad den 17 december.

Spintronics är en typ av elektronik som använder elektronernas snurr (ett magnetmoment som kan ha värdena uppåt eller nedåt) för att transportera signaler. Centrifugering i 2-D-kolmaterialet grafen är utmärkt; dock, manipulation av snurr är inte. Detta kräver tillsats av ferromagneter (för spinninjektion och detektion) eller tunga atommaterial med hög spinn-omloppskoppling, som möjliggör manipulering av snurr.

Olinjärt

Forskare från University of Groningen har nu visat att olinjära effekter som är speciella för elektronspinn kan uppnås med 2-D-bornitrid. Tidigare, de hade redan visat att injicera en ström genom ett bornitrid -skikt, på vilken en liten DC -förspänningsström applicerades, resulterade i en mycket hög snurrpolarisering, vilket innebär att det är stor skillnad mellan antalet spin-up och spin-down elektroner. De har nu visat att polarisationsökningen kan hänföras till olinjära processer som påverkar elektronspinnarna.

Olineariteten innebär att två spinnsignaler multiplicerar, snarare än att lägga till (vilket skulle vara en linjär effekt). Vidare, i den olinjära regimen, spinnsignaler kan mätas utan att använda ferromagneter. Tidigare, alla dessa effekter var antingen frånvarande eller mycket svaga i en typisk grafen spintronic -enhet. 'Allt på grund av denna olinjära effekt, som ökar i proportion till förspänningsströmmen, säger Siddhartha Omar, en tidigare postdoktor vid universitetet i Groningen och första författare till uppsatsen. 'Polarisering kan till och med nå 100 procent. Eftersom det är olinjärt, du ger mindre och får mer under injektionen när denna ström appliceras. '

Neuromorf

I studien, Omar och hans kollegor i gruppen Physics of Nanodevices vid Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen, visa tillämpningar av den olinjära effekten för grundläggande analoga operationer, såsom viktiga element i amplitudmodulation på rena spinnsignaler. 'Vi tror att detta kan användas för att transportera spinn över större sträckor. Den större centrifugeringssignalen gör också omvandlingen av snabbladdning enklare och det betyder att vi inte längre behöver ferromagneter för att upptäcka dem. '

Möjligheten att modulera en spinnsignal, snarare än att bara slå på eller av den, gör det också lättare att konstruera spintronic -enheter. Omar:'De kan användas i spinnbaserad neuromorf datorbearbetning, som använder switchar som kan ha ett intervall av värden, snarare än bara 0 eller 1. ' Det verkar också möjligt att skapa en spinnströmförstärkare, som producerar en stor centrifugeringsström med en liten förspänning. 'Det kan finnas där redan, men vi måste fortfarande bevisa det, säger Omar.

Spintronics

Alla dessa effekter mättes både vid låga temperaturer och vid rumstemperatur och kunde användas i applikationer såsom icke -linjära kretselement inom avancerad spintronik. 'Spintronics är nu på den punkt där vanlig elektronik var efter introduktionen av de första transistorerna. Vi kunde nu bygga riktiga spintronic -enheter, avslutar Omar.