Dispositivos spintrônicos são dispositivos eletrônicos que utilizam o spin dos elétrons (uma forma intrínseca de momento angular possuído pelo elétron) para obter processamento de alta velocidade e armazenamento de dados de baixo custo. Nesse sentido, o torque de transferência de spin é um fenômeno chave que permite dispositivos spintrônicos ultrarrápidos e de baixa potência. Recentemente, no entanto, o torque spin-órbita (SOT) surgiu como uma alternativa promissora ao torque de transferência de spin.



Muitos estudos investigaram a origem do TOS, mostrando que em materiais não magnéticos, um fenômeno chamado efeito Spin Hall (SHE) é fundamental para alcançar o TOS. Nestes materiais, a existência de uma estrutura de "banda de Dirac", um arranjo específico de elétrons em termos de sua energia, é importante para alcançar um grande SHE. Isso ocorre porque a estrutura da banda de Dirac contém "pontos quentes" para a fase Berry, um fator de fase quântica responsável pelo SHE intrínseco. Assim, materiais com pontos quentes adequados para a fase Berry são essenciais para a engenharia do SHE.

Neste contexto, o material siliceto de tântalo (TaSi₂ ) é de grande interesse, pois possui vários pontos de Dirac próximos ao nível de Fermi em sua estrutura de bandas, adequados para a prática da engenharia da fase Berry. Para demonstrar isso, uma equipe de pesquisadores, liderada pelo Professor Associado Pham Nam Hai, do Departamento de Engenharia Elétrica e Eletrônica do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech), Japão, investigou recentemente a influência dos pontos quentes da banda Dirac na dependência da temperatura de ELA em TaSi₂ .

"A engenharia monopolo da fase Berry é um caminho interessante de pesquisa, pois pode dar origem a dispositivos spintrônicos SOT de alta temperatura eficientes, como a memória de acesso aleatório magneto-resistiva", diz o Dr. Suas descobertas foram publicadas na revista Applied Physics Letters .

Através de vários experimentos, a equipe observou que a eficiência SOT do TaSi₂ permaneceu quase inalterado de 62 K para 288 K, o que foi semelhante ao comportamento dos metais pesados ​​convencionais. No entanto, ao aumentar ainda mais a temperatura, a eficiência do SOT aumentou repentinamente e quase dobrou em 346 K. Além disso, o SHE correspondente também aumentou de maneira semelhante.

Notavelmente, isto foi bastante diferente do comportamento dos metais pesados ​​convencionais e suas ligas. Após uma análise mais aprofundada, os pesquisadores atribuíram esse aumento repentino de SHE em altas temperaturas aos monopolos da fase Berry.

"Esses resultados fornecem uma estratégia para aumentar a eficiência do SOT em altas temperaturas por meio da engenharia monopolo da fase Berry", diz o Dr.

Seu estudo destaca o potencial da engenharia monopolo da fase Berry para usar efetivamente o SHE em materiais não magnéticos e fornece um novo caminho para o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos SOT de alta temperatura, ultrarrápidos e de baixa potência.

Mais informações: Ken Ishida et al, Efeito Hall de spin aprimorado em alta temperatura em siliceto não centrossimétrico TaSi2 impulsionado por monopolos de fase Berry, Applied Physics Letters (2023). DOI:10.1063/5.0165333
Informações do diário: Cartas de Física Aplicada

Fornecido pelo Instituto de Tecnologia de Tóquio