Den grundläggande principen för en spinnventil är att motståndet är beroende av de två ferromagnetiska elektrodernas parallella eller antiparallella konfigurationer, på så sätt associerar magnetoresistanseffekten (MR), vars grundstruktur består av två ferromagnetiska metaller frikopplade genom införandet av ett icke-magnetiskt distanselement. MR-effekten i en sådan inklämd struktur är hörnstenen för magnetisk avkänning, datalagring, och processteknik, som bäst representeras av utvecklingen av informationsindustrin för jättemagnetoresistans (GMR) och tunnelmagnetoresistans (TMR) under de senaste två decennierna.

Den fysiska mekanismen som ligger till grund för GMR- och TMR-effekterna beror på elektrontransport som domineras antingen av spinnberoende spridning eller av spin-tunnelingssannolikhet, respektive. För att producera märkbar MR-effekt, elektronernas spinmoment måste bibehållas över distansskiktet och gränssnitten, vilket är nyckelfrågan för spintronics. Således, enorma ansträngningar har ägnats åt att optimera distansskiktet och att eftersträva högkvalitativa elektroniska gränssnitt mellan de ferromagnetiska skikten och distansskiktet.

I detta sammanhang, tvådimensionella (2-D) van der Waals (vdW) skiktade material - särskilt framväxande 2-D magnetiska material - har gett forskare ett annat mångsidigt sätt att tackla sådana hinder i traditionella magnetiska flerskiktssystem. Särskilt, homo- eller heteroövergångar som innehåller dessa vdW-material utan direkt kemisk bindning, undvika den associerade blandningseffekten och defektinducerade gaptillstånden, kan visa prestanda som överstiger den för kovalent bundna magnetiska flerskikt.

En forskargrupp ledd av prof. Kaiyou Wang från State Key Laboratory for Superlattices and Microstructures, Institutet för halvledare, kinesiska vetenskapsakademin, samarbetar med prof. Kai Chang och prof. Zhongming Wei, har nyligen rapporterat tillverkning av spinnventiler utan distanslager med vdW homo-junctions där exfolierat Fe ₃ GeTe ₂ nanoflingor fungerar som ferromagnetiska elektroder och/eller mellanskikt. De visade läroboksbeteendet för två-tillstånd och tre-tillstånd MR för enheter med två och tre Fe ₃ GeTe ₂ nanoflingor med olika tvångsfält, respektive. Intressant, de helt metalliska spinnventilerna uppvisar produkter med små motståndsområde (~10 ^-4 Ω* cm ² ) och låga driftströmtätheter (ned till 5 nA), och de har vertikala tvåterminalsinställningar, som alla är egenskaper av stort intresse för framtida spintroniktillämpningar. Detta arbete visar att två ferromagnetiska skikt utan ett distansskikt är tillräckliga för att erhålla den klassiska spin-ventileffekten, och det visar överlägsenheten hos vdW-gränssnitt.