Het fundamentele principe van een spinklep is dat de weerstand afhankelijk is van de parallelle of antiparallelle configuraties van de twee ferromagnetische elektroden, dus associëren de magnetoweerstand (MR) effect, waarvan de basisstructuur bestaat uit twee ferromagnetische metalen die zijn ontkoppeld door het inbrengen van een niet-magnetische afstandhouder. Het MR-effect in zo'n ingeklemde structuur is de hoeksteen van magnetische waarneming, gegevens opslag, en verwerkingstechnologieën, die het best wordt weergegeven door de ontwikkeling van de informatie-industrie voor gigantische magnetoweerstand (GMR) en tunneling magnetoweerstand (TMR) in de afgelopen twee decennia.

Het fysieke mechanisme dat ten grondslag ligt aan de GMR- en TMR-effecten is te wijten aan elektronentransport dat wordt gedomineerd door spinafhankelijke verstrooiing of door spin-tunneling waarschijnlijkheid, respectievelijk. Om een ​​merkbaar MR-effect te produceren, het spinmoment van de elektronen moet over de afstandslaag en de grensvlakken worden gehandhaafd, dat is het belangrijkste probleem voor spintronica. Dus, enorme inspanningen zijn besteed aan het optimaliseren van de afstandslaag en het nastreven van hoogwaardige elektronische interfaces tussen de ferromagnetische lagen en de afstandslaag.

In deze context, tweedimensionale (2-D) van der Waals (vdW) gelaagde materialen - met name opkomende 2-D magnetische materialen - hebben onderzoekers een andere veelzijdige manier geboden om dergelijke obstakels in traditionele magnetische meerlaagse systemen aan te pakken. Vooral, homo- of hetero-juncties waarin deze vdW-materialen zijn verwerkt zonder directe chemische binding, het vermijden van het bijbehorende vermengingseffect en defect-geïnduceerde gap-toestanden, kan prestaties vertonen die die van covalent gebonden magnetische meerlagen overtreffen.

Een onderzoeksgroep onder leiding van Prof. Kaiyou Wang van State Key Laboratory for Superlattices and Microstructures, Instituut voor Halfgeleiders, Chinese Wetenschapsacademie, in samenwerking met prof. Kai Chang en prof. Zhongming Wei, heeft onlangs melding gemaakt van de fabricage van spinkleppen zonder afstandslagen met behulp van vdW homo-juncties waarin geëxfolieerd Fe ₃ GeTe ₂ nanovlokken fungeren als ferromagnetische elektroden en/of tussenlagen. Ze demonstreerden het leerboekgedrag van MR met twee en drie toestanden voor apparaten met twee en drie Fe ₃ GeTe ₂ nanovlokken met verschillende dwangvelden, respectievelijk. interessant, de volledig metalen spinkleppen vertonen producten met een klein weerstandsgebied (~10 ^-4 Ω* cm ² ) en lage bedrijfsstroomdichtheden (tot 5 nA), en ze hebben verticale opstellingen met twee terminals, allemaal eigenschappen die van groot belang zijn voor toekomstige spintronica-toepassingen. Dit werk toont aan dat twee ferromagnetische lagen zonder een afstandslaag voldoende zijn om het klassieke spin-valve-effect te verkrijgen, en het toont de superioriteit van vdW-interfaces aan.