Графен с искусственной магнитной текстурой может создать более надежные электронные устройства

Графен с искусственной магнитной текстурой может создать более надежные электронные устройства

Графен невероятно прочный, проводящий, легкий, и список его превосходных свойств продолжается.

На изображении показаны восемь электродов вокруг магнита толщиной 20 нм (белый прямоугольник) и графена (белая пунктирная линия). Кредит изображения: Университет в Буффало.

Однако у графена отсутствует одно главное свойство – он не является магнитным, и этот недостаток затмил его применение в спинтронике, растущей области, которая, по мнению исследователей, в конечном итоге может переписать правила электроники, что приведет к созданию более надежных компьютеров и полупроводников. и другие устройства.

Международная группа исследователей под руководством Университета в Буффало (UB) сообщила о прогрессе, который может помочь преодолеть этот барьер.

В исследовании, недавно опубликованном в журнале Physical Review Letters объясняется, как магнит был соединен с графеном, чтобы вызвать так называемую «искусственную магнитную текстуру» в немагнитном чудо-материале.

Независимые друг от друга графен и спинтроника обладают невероятным потенциалом для фундаментального изменения многих аспектов бизнеса и общества. Но если вы сможете соединить их вместе, синергетический эффект, вероятно, будет тем, чего этот мир еще не видел .

Наргесс Арабчигавкани, ведущий автор исследования и научный сотрудник с докторской степенью, Политехнический институт SUNY

Арабчигавкани провела исследование, когда была кандидатом наук в UB.

Другие авторы исследования – из UB, Технологического института Ладкрабанга короля Монгкута в Таиланде, Университета Чиба в Японии, Университета науки и технологий Китая, Университета Небраски в Омахе, Университета Небраски Линкольна и Университета Упсалы в Швеции. .

Исследователи провели свои эксперименты, поместив магнит толщиной 20 нм в прямой контакт с листом графена – одиночным слоем атомов углерода, выровненным в двумерную сотовую решетку толщиной менее 1 нм.

Чтобы вы почувствовали разницу в размерах, это все равно что положить кирпич на лист бумаги .

Джонатан Берд, доктор философии, старший автор исследования, профессор и заведующий кафедрой электротехники, Школа инженерных и прикладных наук, Университет Буффало

Затем исследователи поместили восемь электродов в различные места рядом с графеном и магнитом, чтобы количественно определить их проводимость.

Электроды обнаружили удивительное свойство – магнит активировал искусственную магнитную текстуру в графене, которая оставалась даже в областях графена, удаленных от магнита. Проще говоря, тесный контакт между двумя объектами заставил обычно немагнитный углерод вести себя необычно, проявляя магнитные свойства, очень похожие на обычные магнитные материалы, такие как кобальт или железо.

Было обнаружено, что эти свойства могут полностью превосходить естественные свойства графена, даже если они наблюдаются на расстоянии нескольких микрон от точки контакта магнита и графена. Хотя это расстояние (микрон составляет миллионную долю метра) невероятно мало, оно сравнительно огромно с точки зрения микроскопии.

Результаты исследования приводят к существенным вопросам, касающимся микроскопического происхождения магнитной текстуры графена.

Наиболее важно то, что Берд заявил, что это степень, в которой индуцированное магнитное поведение возникает из-за воздействия спиновой поляризации и / или спин-орбитальной связи – явлений, которые, как известно, тесно связаны с магнитными свойствами материалов, а также к развивающейся технологии спинтроники.

Вместо использования электрического заряда, переносимого электронами (аналогично обычной электронике), устройства спинтроники прибегают к использованию особого квантового свойства электронов, называемого спином (которое похоже на вращение Земли вокруг собственной оси).

Spin дает возможность упаковать больше информации в устройства меньшего размера, тем самым повышая мощность квантовых компьютеров, запоминающих устройств, полупроводников и другой цифровой электроники.

Исследование финансировалось Министерством энергетики США. Дополнительную поддержку предложил Национальный научный фонд США; nCORE, 100% дочерняя компания Semiconductor Research Corporation; Шведский исследовательский совет; и Японское общество содействия науке.

Ссылка на журнал:

Арабчигавкани Н., и др. . (2021) Удаленные мезоскопические сигнатуры индуцированной магнитной текстуры в графене. Physical Review Letters . doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.086802.

Источник: http://www.buffalo.edu/[19459008visible

Source link