Putaran elektron, alih-alih muatan, memegang kuncinya —

Karena perangkat kami menjadi lebih kecil, lebih cepat, lebih hemat energi, dan mampu menampung data dalam jumlah lebih besar, spintronics dapat melanjutkan lintasan itu. Sedangkan elektronik didasarkan pada aliran elektron, spintronics didasarkan pada putaran elektron.

Sebuah elektron memiliki derajat kebebasan spin, yang berarti bahwa ia tidak hanya memegang muatan tetapi juga bertindak seperti magnet kecil. Dalam spintronics, tugas utama adalah menggunakan medan listrik untuk mengontrol putaran elektron dan memutar kutub utara magnet ke arah mana pun.

Transistor efek medan spintronic memanfaatkan apa yang disebut efek kopling spin-orbit Rashba atau Dresselhaus, yang menunjukkan bahwa seseorang dapat mengontrol putaran elektron dengan medan listrik. Meskipun metode ini menjanjikan komputasi yang efisien dan berkecepatan tinggi, tantangan tertentu harus diatasi sebelum teknologi mencapai potensinya yang sebenarnya, mini namun kuat, dan ramah lingkungan.

Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah mencoba menggunakan medan listrik untuk mengontrol putaran pada suhu kamar tetapi mencapai kontrol yang efektif sulit dipahami. Dalam penelitian yang baru-baru ini diterbitkan di Fotonik Alamtim peneliti yang dipimpin oleh Jian Shi dan Ravishankar Sundararaman dari Institut Politeknik Rensselaer dan Yuan Ping dari Universitas California di Santa Cruz mengambil langkah maju dalam memecahkan dilema tersebut.

“Anda ingin medan magnet Rashba atau Dresselhaus menjadi besar untuk membuat presesi spin elektron dengan cepat,” kata Dr. Shi, profesor ilmu dan teknik material. “Jika lemah, spin elektron berproses dengan lambat dan akan memakan waktu terlalu lama untuk menghidupkan atau mematikan transistor spin. Namun, seringkali medan magnet internal yang lebih besar, jika tidak diatur dengan baik, menyebabkan kontrol spin elektron yang buruk.”

Tim menunjukkan bahwa kristal perovskit berlapis van der Waals feroelektrik yang membawa simetri kristal unik dan kopling spin-orbit yang kuat adalah bahan model yang menjanjikan untuk memahami fisika putaran Rashba-Dresselhaus pada suhu kamar. Sifat optoelektronik suhu ruangan yang tidak mudah menguap dan dapat dikonfigurasi ulang dapat mengilhami pengembangan prinsip-prinsip desain penting dalam memungkinkan transistor efek medan putaran suhu kamar.

Simulasi mengungkapkan bahwa materi ini sangat menarik, menurut Dr. Sundararaman, profesor ilmu dan teknik material. “Medan magnet internal secara bersamaan besar dan terdistribusi sempurna dalam satu arah, yang memungkinkan putaran berputar secara terduga dan dalam konser yang sempurna,” katanya. “Ini adalah persyaratan utama untuk menggunakan putaran untuk mentransmisikan informasi secara andal.”

“Ini adalah langkah maju menuju realisasi praktis transistor spintronik,” kata Dr. Shi.

Penulis pertama artikel ini termasuk mahasiswa pascasarjana Lifu Zhang dan rekan postdoctoral Jie Jiang dari kelompok Dr. Shi, serta mahasiswa pascasarjana Christian Multunas dari kelompok Dr. Sundararaman.

Pekerjaan ini didukung oleh Kantor Penelitian Angkatan Darat Amerika Serikat (Program Sifat Fisik Bahan oleh Dr. Pani Varanasi), Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara, dan National Science Foundation.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Institut Politeknik Rensselaer. Asli ditulis oleh Katie Malatino. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Komputasi Seluler