自旋电子学原子薄绝缘体如何帮助传输自旋

由几个原子组成的中间层有助于改善自旋电流从一种材料到另一种材料的传输。到目前为止，这个过程涉及重大损失。来自马丁路德大学Halle-Wittenberg(MLU)、马克斯普朗克微结构物理研究所(MPI)和柏林自由大学的一个团队在ACS科学期刊NanoLetters上报告了如何避免这种情况。因此，研究人员展示了与许多自旋电子应用相关的重要新见解，包括未来的节能和超快存储技术。

在现代微电子学中，电子的电荷被用于在电子元件、手机和存储介质中携带信息。电荷传输需要相对大量的能量并产生热量。自旋电子学可以提供一种节能替代方案。基本思想是在信息处理中利用自旋。自旋是产生磁矩的电子的固有角动量。这会产生最终用于处理信息的磁力。

在自旋电子学中，自旋电流也必须从一种材料转移到另一种材料。“在许多情况下，跨界面的自旋传输是一个非常有损的过程，”领导这项研究的MLU的物理学家GeorgWoltersdorf教授解释说。该团队寻找一种方法来减轻这些损失，方法是使用一种起初听起来相当矛盾的方法：他们在两种材料之间集成了一个绝缘屏障。

“我们在原子水平上设计了绝缘体，使其变成金属并可以传导自旋电流。这使我们能够显着改善自旋传输并优化界面特性，”Woltersdorf总结了这一过程。材料样品由马克斯普朗克微结构物理研究所生产。通过在MLU和柏林自由大学进行的自旋输运测量发现了意想不到的效果。该团队还为新发现提供了理论基础。根据Woltersdorf的说法，这可以使用没有自旋轨道耦合的相对简单的模型来描述。

结果与许多自旋电子应用高度相关。例如，它们可用于改进自旋电子太赫兹发射器。太赫兹辐射不仅应用于研究，还应用于高频电子、医学、材料测试和通信技术。