Samenwerkende wetenschappers van het Ames Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie, Brookhaven Nationaal Laboratorium, en Princeton University hebben een nieuwe gelaagde ferromagnetische halfgeleider ontdekt, een zeldzaam type materiaal dat veelbelovend is voor elektronische technologieën van de volgende generatie.

Zoals de naam impliceert, halfgeleiders zijn de goudlokjes van elektrisch geleidende materialen - geen metaal, en geen isolator, maar een "precies goed" tussenin waarvan de geleidende eigenschappen kunnen worden gewijzigd en aangepast op manieren die de basis vormen voor 's werelds moderne elektronische mogelijkheden. Vooral zeldzaam zijn degenen die dichter bij een isolator staan ​​dan bij een metaal.

De recente ontdekking van ferromagnetisme in halfgeleidende materialen is beperkt gebleven tot een handvol voornamelijk op chroom gebaseerde verbindingen. Maar hier, ontdekten de onderzoekers ferromagnetisme in een vanadium-jodium halfgeleider, een materiaal dat al lang bekend is maar genegeerd; en welke wetenschapper Tai Kong vergeleek met het vinden van een 'verborgen schat in onze eigen achtertuin'. Nu een postdoctoraal onderzoeker in het lab van Robert J. Cava, de Russell Wellman Moore hoogleraar scheikunde aan de Princeton University, Kong voltooide Ph.D. onderzoek aan het Ames Laboratory onder supervisie van Paul C. Canfield. En wanneer nieuw materiaal een ferromagnetische respons zou kunnen hebben, Kong wendde zich tot Ames Laboratory voor de magneto-optische visualisatie van magnetische domeinen die dient als het definitieve bewijs van ferromagnetisme.

"De mogelijkheid om deze materialen tot 2D-lagen te exfoliëren, geeft ons nieuwe mogelijkheden om ongebruikelijke eigenschappen te vinden die mogelijk nuttig zijn voor elektronische technologische vooruitgang, "zei Kong. "Het is net alsof je een nieuwe vorm van Legoblokjes krijgt. Hoe meer unieke stukken je hebt, hoe cooler de dingen die je kunt bouwen."

Het voordeel van ferromagnetisme in een halfgeleider is dat elektronische eigenschappen spinafhankelijk worden. Elektronen richten hun spins uit langs interne magnetisatie.

"Dit creëert een extra bedieningsknop om stromen die door een halfgeleider stromen te manipuleren door magnetisatie te manipuleren, hetzij door het magnetische veld te veranderen of door andere, meer complexe middelen, terwijl de hoeveelheid stroom die kan worden gedragen kan worden gecontroleerd door doping (toevoegen van een kleine hoeveelheid andere materialen), "zei Ames-laboratoriumwetenschapper Ruslan Prozorov. "Deze extra manieren om gedrag te beheersen en het potentieel om nieuwe effecten te ontdekken, zijn de reden voor zo'n grote interesse in het vinden van isolatoren en halfgeleiders die ook ferromagneten zijn."