Spintronica, een vakgebied dat de studie van elektronenspins en hun transport combineert met elektronische apparaten, is veelbelovend voor de vooruitgang van gegevensopslag- en geheugentechnologieën. Een belangrijke uitdaging in de spintronica is het vinden van materialen die spins efficiënt over lange afstanden kunnen transporteren. Nu hebben onderzoekers ontdekt dat een atomaire isolator een cruciale rol kan spelen bij het verbeteren van het spintransport in bepaalde materialen.

In een recente studie gepubliceerd in Nature Materials hebben onderzoekers van de University of California, Berkeley en Lawrence Berkeley National Laboratory aangetoond hoe een atomair dunne laag van hexagonaal boornitride (h-BN) het spintransport in een tweedimensionaal halfgeleidermateriaal kan verbeteren. bekend als wolfraamdiselenide (WSe2).

Wanneer een elektron door een materiaal beweegt, heeft het niet alleen een elektrische lading, maar ook een magnetisch moment, bekend als zijn spin. Bij spintronica is het doel om deze spins te benutten en te manipuleren voor informatieverwerking en -opslag. Spins kunnen echter gemakkelijk hun samenhang en draairichting verliezen als gevolg van interacties met de omgeving.

De onderzoekers ontdekten dat het plaatsen van een atomair dunne laag h-BN bovenop WSe2 leidde tot een significante verbetering van de spintransporteigenschappen. De h-BN-laag fungeerde als een beschermende barrière en beschermde de spins in WSe2 tegen interacties met defecten en onzuiverheden aan het oppervlak. Hierdoor konden de spins langere afstanden afleggen zonder hun samenhang te verliezen.

Het onderzoeksteam schreef het verbeterde spintransport toe aan de hoogwaardige interface tussen h-BN en WSe2. De atomair gladde h-BN-laag minimaliseerde verstrooiing en zorgde voor een schone omgeving voor spintransport in de WSe2.

De bevindingen suggereren dat h-BN en andere tweedimensionale isolatoren een cruciale rol kunnen spelen in toekomstige spintronische apparaten door efficiënt spintransport en manipulatie mogelijk te maken. Dit zou kunnen leiden tot aanzienlijke vooruitgang in spin-gebaseerde dataopslag- en geheugentechnologieën, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor sneller en energiezuiniger computergebruik.

De studie benadrukt ook het belang van materiaaltechniek en interfaceontwerp in de spintronica, waarbij het beheersen van de eigenschappen van materialen op atomair niveau kan leiden tot doorbraken in de prestaties van apparaten.