"Spintrônica" é uma promessa para novos tipos de dispositivos para processamento de informações e armazenamento de dados, com uns e zeros sendo armazenados no estado de spin dos elétrons, bem como em sua carga elétrica. Esses dispositivos podem ser mais rápidos e mais eficientes em termos de energia do que os eletrônicos atuais.

Semicondutores magnéticos diluídos, como arsenieto de gálio dopado com manganês, são um material promissor para a spintrônica, disse Slavomir Nemsak, pesquisador da equipe do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e ex-pós-doutorado no Departamento de Física da UC Davis, trabalhando com o Professor Charles Fadley e o Professor Adjunto Claus Schneider. Eles têm propriedades ferromagnéticas, mas não são metais. Eles são chamados de "diluídos" porque o dopante constitui uma pequena quantidade (uma pequena porcentagem) do material semicondutor.

Em um novo estudo publicado em 17 de agosto em Nature Communications , Nemsak, Fadley, Schneider e colegas demonstram o uso de novas técnicas em espectroscopia de raios-X para iluminar a estrutura interna do arsenieto de gálio dopado com manganês.

Eles usaram uma técnica chamada espectroscopia de fotoemissão com resolução de ângulo de raios-X dura, ou HARPES, combinado com a excitação das ondas estacionárias para obter um visual único e sem precedentes dentro desses novos materiais promissores.

A excitação da onda estacionária permitiu aos pesquisadores aumentar os campos elétricos dentro de um material, criando altos e baixos em cada camada atômica. Eles puderam então determinar quais locais em uma camada foram ocupados por gálio, átomos de arsênio ou manganês. A equipe combinou isso com os dados do HARPES, que fornece informações sobre como os elétrons que determinam as propriedades elétricas e ópticas se comportam no material.

Conectando estados eletrônicos a elementos

"Podemos usar a onda estacionária para aumentar o sinal das camadas de gálio ou arsênico, e descobrimos que o manganês estava sempre presente na posição dos átomos de gálio, desde a maior parte do material até suas camadas superficiais ". Nemsak disse." Também fomos capazes de identificar as mudanças na eletrônica do material causadas pela presença de dopante de manganês e conectar os estados eletrônicos individuais à sua origem elementar. "

Esta é a primeira vez que foi possível obter este tipo de informação sobre estrutura e propriedades eletrônicas de materiais, Disse Nemsak. A técnica deve ser aplicável a qualquer tipo de material, incluindo metais, semicondutores e isoladores, e supercondutores, ele disse.

O trabalho com raios-X "duros" ou de alta energia foi conduzido usando a Diamond Light Source em Didcot, Reino Unido. Este tipo de estudo é atualmente possível com apenas um punhado de instalações em todo o mundo, incluindo em um futuro próximo a Fonte de Luz Avançada no Laboratório de Berkeley.