一种新材料可以帮助开发非常节能的IT应用程序,该材料是由一个国际研究小组与马丁·路德大学哈勒-维滕贝格(MLU)合作研究发现的。材料氧化物界面上的电子具有特殊性质,大大提高了自旋电流到电荷电流的转化率,这是未来自旋电子学应用的基础。其研究成果发表在《自然材料》期刊上,这种新材料被发现比以前研究过的任何材料都更有效。电流流过所有的技术设备,热量产生,能量损失。

物理学家发现用于高效数据处理的新材料!有望应用于存储器

自旋电子学探索了利用电子的一种特殊性质:自旋来解决这个问题的新方法,这是一种电子的内禀角动量,它产生一个磁力矩,这就是产生磁性的原因。自旋电子学的理论是:如果自旋电流流过材料而不是电荷,则不会产生热量,设备中的能量损失也会明显减少。MLU物理学家Ingrid Mertig教授解释说:然而,这种方法仍然需要电流才能使设备工作。因此,有效的自旋到电荷转换对于这种新技术是必要的。

物理学家发现用于高效数据处理的新材料!有望应用于存储器

Ingrid Mertig研究小组是发现新材料国际研究小组的一员,这项工作由法国物理学家曼努埃尔·比布斯博士领导,他在著名的国家科学研究中心(CNRS)-泰勒斯研究所进行研究。该小组研究了两种氧化物之间的界面,这两种物质实际上是绝缘体,是不导电的。然而,在它们的界面上形成了一种二维电子气,行为类似于金属,传导电流,并能将电荷电流转换成极高效率的自旋电流,研究小组的两名成员Annika Johansson博士和B?rge G?bel博士为这种不寻常的观察提供了理论解释。


这种新材料比任何其他已知材料的效率都要高得多,这可以为开发新的节能计算机铺平道路。自旋电子学传统上依赖铁磁金属作为自旋发生器和探测器,自旋轨道电子学利用非磁性系统中通过自旋(轨道耦合实现有效的自旋)电荷相互转换。虽然分裂抛物线带的Rashba图经常被用来解释这样的实验,但它无法解释最大的转换效应及其与电子结构的关系。

物理学家发现用于高效数据处理的新材料!有望应用于存储器

在本研究展示了界面工程,高载流子密度SrTiO3二维电子气中非常大的自旋(电荷转换效应),并将其栅极依赖于能带结构。研究表明,由于轨道混合,转换过程被增强的类Rashba分裂放大,并且在避免具有拓扑非平凡顺序的带状交叉附近。研究结果表明,在新的存储器和晶体管设计中,氧化物二维电子气是基于自旋信息读出的有力候选者。研究结果还强调了拓扑作为一种新成分的前景,以扩大自旋电子学复杂氧化物的范围。


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