p Cientistas do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA (NRL) relataram a primeira observação de precessão de spin de correntes de spin fluindo em um canal de transporte de nanofio de silício (NW), e determinados tempos de vida de spin e comprimentos de difusão de spin correspondentes nesses dispositivos spintrônicos em nanoescala. As correntes de spin foram injetadas eletricamente e detectadas usando contatos de metal ferromagnético com uma barreira de túnel consistindo de grafeno de camada única entre o metal e o silício NW. p A equipe de pesquisa do NRL observou a precessão do spin (o efeito Hanle) tanto para a carga polarizada pelo spin perto da interface de contato quanto para as correntes de spin puras fluindo no canal NW. Este último mostra inequivocamente que os spins foram injetados e transportados no Si NW. O uso de grafeno como a barreira do túnel fornece uma área de contato com o produto de baixa resistência e características de comutação magnética limpas, porque faz uma ponte suavemente com o NW e minimiza domínios magnéticos complicados que, de outra forma, comprometem o comportamento magnético. A descoberta da equipe é um passo essencial para a realização de dispositivos spintrônicos semicondutores de alta escala. Os resultados da pesquisa são relatados na edição de 19 de junho de 2015 da Nature Communications .

p Os nanofios semicondutores fornecem um caminho para reduzir ainda mais as dimensões cada vez menores dos transistores. Incluir o spin do elétron como uma variável de estado adicional oferece novas perspectivas para o processamento de informações, permitindo futuro não volátil, dispositivos reprogramáveis ​​além do atual roteiro de tecnologia de semicondutores. O silício é um hospedeiro ideal para essa tecnologia baseada em spin porque suas propriedades intrínsecas promovem o transporte de spin, explica o investigador principal, Dr. Olaf van't Erve.

p A realização de dispositivos Si NW baseados em spin requer injeção e detecção elétrica eficiente, que dependem criticamente da resistência da interface entre um contato de metal ferromagnético e o NW. Isso é especialmente problemático com NWs semicondutores por causa da área de contato extremamente pequena, que pode ser da ordem de 100 nm2. Os pesquisadores mostraram barreiras de túnel de óxido padrão para fornecer boa injeção de spin em estruturas planas de Si, mas tais contatos crescidos em NWs são freqüentemente muito resistentes para produzir resultados confiáveis ​​e consistentes. A equipe da NRL desenvolveu e usou um contato de barreira de túnel de grafeno que produz excelente injeção de spin e também satisfaz vários critérios técnicos importantes:fornece um produto de área de baixa resistência, uma camada de túnel altamente uniforme com espessura bem controlada, características de comutação magnética limpa para os contatos magnéticos, e compatibilidade tanto com o metal ferromagnético quanto com o silício NW.

p O uso de camadas 2D intrínsecas, como grafeno ou nitreto de boro hexagonal como contatos de túnel em nanofios, oferece muitas vantagens em relação aos materiais convencionais depositados por deposição de vapor (como Al2O3 ou MgO), permitindo um caminho para dispositivos eletrônicos e spintrônicos altamente dimensionados. O uso de multicamadas em vez de grafeno de camada única em tais estruturas pode fornecer valores muito mais elevados da polarização de spin do túnel por causa dos efeitos de filtragem de spin derivados da estrutura de banda previstos para estruturas de metal ferromagnético / grafeno multicamadas selecionadas. Este aumento melhoraria ainda mais o desempenho de dispositivos spintrônicos de nanofios, fornecendo relações mais altas de sinal para ruído e velocidades operacionais correspondentes, avançando nas aplicações tecnológicas de dispositivos nanofios.