p (a) Ilustração esquemática da configuração Seebeck de spin fora do plano para o YIG / Cr 2 O 3 / Dispositivo de camada tripla Pt. Crédito:Nature Publishing Group
p Pesquisadores da Tohoku University, no Japão, descobriram uma chave para controlar a corrente de spin, um mecanismo necessário para o processamento de informações com dispositivos totalmente baseados em spin. p Isso é significativo porque, embora a tecnologia por trás da detecção e geração da corrente de spin tenha sido estabelecida há algum tempo, um componente há muito ausente na história da spintrônica é uma "chave de corrente de spin". É o equivalente ao transistor usado na eletrônica para habilitar e desabilitar o fluxo de eletricidade.
p Spintrônica é um campo emergente da eletrônica em nanoescala que usa não apenas a carga dos elétrons, mas também o spin dos elétrons. A tecnologia não requer um material semicondutor especializado, resultando em custos de fabricação reduzidos.
p Outras vantagens incluem menos necessidade de energia, bem como baixo consumo de energia com transferência de dados competitiva e capacidade de armazenamento. Ele tem sido usado em uma variedade de dispositivos para processamento de informações, memória e armazenamento, em particular, discos rígidos de densidade ultra-alta e memórias não voláteis.
p Os materiais têm mecanismos embutidos para permitir a detecção elétrica da corrente de spin, como o efeito inverse spin hall (ISHE). Usando o ISHE, A corrente de spin gerada por outras formas de energia como microondas (spin pumping) e calor (spin Seebeck effect) é transformada em voltagem elétrica no material.
p (b.) Uma imagem TEM em corte transversal do dispositivo de camada tripla YIG / Cr2O3 / Pt usado neste trabalho. Barra de escala, 5 nm. Cada uma das camadas forma uma estrutura cristalina pura. Crédito:Nature Publishing Group
p Agora, Zhiyong Qiu, Dazhi Hou, Eiji Saitoh, e colaboradores nas Universidades de Tohoku e Mainz, provaram que uma estrutura de materiais em camadas recentemente desenvolvida funciona como um interruptor de corrente de spin. Usando a estrutura, eles foram capazes de controlar a transmissão da corrente de spin com um aumento de 500% próximo à temperatura ambiente.
p A estrutura de três camadas sanduíches Cr
2 O
3 entre granada ítrio-ferro (YIG) e platina (Pt). O par YIG / Pt é uma combinação padrão de materiais usados para investigar o fluxo da corrente de spin - ambos são isolantes nos quais os elétrons não podem fluir. YIG, um isolador elétrico ferriímã, gera corrente de spin em resposta a microondas RF ou gradiente de temperatura e Pt, um metal paramagnético, detecta a corrente de spin como uma tensão elétrica via ISHE.
p Colocando Cr
2 O
3 entre os materiais, o sinal de tensão em Pt reflete o quanto o Cr
2 O
3 camada pode transmitir a corrente de spin. Os pesquisadores investigaram a variação da voltagem em relação à temperatura e ao campo magnético aplicado.
p "Observamos uma redução maciça no sinal de tensão ao cruzar a temperatura em torno de 300 K, em que ponto Cr
2 O
3 muda sua fase de paramagneto para anti-ferromagneto (ponto de Neel), "disse o professor assistente Dazhi Hou. A mudança na transmissão da corrente de spin é um aumento de quase 500% sob a aplicação de um campo magnético. Este comportamento sugere que a estrutura em camadas funciona como uma chave de corrente de spin ao cruzar o ponto Neel de Cr
2 O
3 ou aplicando um campo magnético.
p "Assim como o transistor revolucionou a eletrônica, permitindo o desenvolvimento escalonável de dispositivos eletrônicos, a descoberta de uma chave de corrente de spin provavelmente levará a spintrônica a uma nova direção, "disse o professor Eiji Saitoh." É um desenvolvimento significativo. "
