Эффект Рашбы для спиновых свойств электронов

Эффект Рашбы для спиновых свойств электронов

Ученые Токийского технологического института предложили новую разработку — квазиодномерные материалы, пригодные для потенциальных применений в спинтронике. Речь идёт о будущей технологии, где предполагается использование спина электронов. Специалистами выполнено моделирование с целью демонстрации спиновых свойств новых материалов с полным объяснением механизмов поведения.

Многообещающий термин «спинтроника»

Традиционная электроника основана на движении электронов и в основном касается эффекта электрического заряда. К сожалению, традиционная наука приближается к точке достижения физических пределов, ограничивающих возможности улучшения электронных устройств.

Однако электроны обладают другим внутренним квантово-физическим свойством, именуемым — «спин». Это свойство допустимо интерпретировать как тип углового момента и представлять состоянием «верхним» или «нижним».

В то время как обычные электронные устройства не предусматривают использование эффекта вращения электронов, спинтроника является областью исследований, где вращение проводящих электронов имеет решающее значение. Серьезные улучшения производительности электронных устройств могут быть достигнуты с помощью «спиновых токов».

Как многообещающе звучит термин «спинтроника»? Однако учёные пока что лишь пытаются найти удобные способы генерирования спиновых токов с материальными структурами, обладающими электронами, наделёнными желаемыми спиновыми свойствами.

Эффект Рашбы-Бычкова (или просто эффект Рашбы), который включает в себя эффект расщепления электронов со спином верхнего и нижнего уровней по причине нарушения симметрии, потенциально может быть использован для этой цели.

Механизм генерации спиновых токов

И вот специалисты Токийского технологического института предложили новый механизм генерации спинового тока без потерь энергии. Механизм из серии симуляций для новых квазиодномерных материалов на основе адсорбированного висмутом индия, демонстрирует гигантский Эффект Рашбы.

Обнаруженный механизм успешно подходит для применения в спинтронике, обладая преимуществом необязательности внешнего магнитного поля для генерации недиссипативного спинового тока. Это преимущество упростит потенциальные спинтронные устройства и позволит дополнительно миниатюризировать конкретные устройства.

Исследователи провели моделирование на основе этих материалов, чтобы продемонстрировать, что эффект Рашбы допустимо получать достаточно выраженным. Требуется только приложение определенного уровня напряжения для генерации спиновых токов.

Сравнивая свойства Рашбы нескольких вариантов материалов, учёные предоставили объяснения наблюдаемым различиям в свойствах спина и описали руководство для дальнейшего исследования.

Проведённая работа видится очень важной, поскольку востребованы радикально новые технологии, если учёные намерены и дальше совершенствовать электронные устройства и выходить за текущие физические пределы.

Описанное исследование отмечается важным для энергоэффективных применений спинтроники и стимулирования дальнейшего изучения различных систем 1D Рашбы. Преимущества лучшего понимания и использования систем Рашбы, от быстрой памяти до квантовых компьютеров, несомненно, имеют огромное значение.


При помощи информации: TIT