I en nyligen publicerad studie publicerad i Nature Materials visade forskare från University of California, Berkeley och Lawrence Berkeley National Laboratory hur ett atomtunt lager av hexagonal bornitrid (h-BN) kan förbättra spinntransporten i ett tvådimensionellt halvledarmaterial känd som volframdiselenid (WSe2).
När en elektron rör sig genom ett material bär den inte bara en elektrisk laddning utan också ett magnetiskt moment, känt som dess spin. Inom spintronics är målet att utnyttja och manipulera dessa snurr för informationsbearbetning och lagring. Däremot kan snurr lätt förlora sin koherens och vända riktningar på grund av interaktioner med den omgivande miljön.
Forskarna fann att placering av ett atomärt tunt lager av h-BN ovanpå WSe2 ledde till en betydande förbättring av spinntransportegenskaper. h-BN-skiktet fungerade som en skyddande barriär och skyddade spinnen i WSe2 från interaktioner med defekter och föroreningar på ytan. Detta gjorde att snurren kunde resa längre sträckor utan att förlora sin koherens.
Forskargruppen tillskrev den förbättrade spinntransporten till det högkvalitativa gränssnittet mellan h-BN och WSe2. Det atomiskt släta h-BN-skiktet minimerade spridning och gav en ren miljö för spinntransport i WSe2.
Resultaten tyder på att h-BN och andra tvådimensionella isolatorer kan spela en avgörande roll i framtida spintroniska enheter genom att möjliggöra effektiv spinntransport och manipulation. Detta kan leda till betydande framsteg inom spin-baserad datalagring och minnesteknik, vilket banar väg för snabbare och mer energieffektiv datoranvändning.
Studien lyfter också fram vikten av materialteknik och gränssnittsdesign inom spintronik, där styrning av materialegenskaper på atomnivå kan leda till genombrott i enhetens prestanda.
