مقاومت مغناطیسی تونل بزرگ در دمای اتاق در یک اتصال تونل مغناطیسی کوچک شده ظاهر می شود

اتصالات تونل مغناطیسی (MTJs)، که از دو فرومغناطیس تشکیل شده است که توسط یک ماده مانع غیر مغناطیسی از هم جدا شده اند، در بسیاری از فناوری ها، از جمله حافظه های مغناطیسی با دسترسی تصادفی در هارد دیسک کامپیوتر و همچنین حسگرهای مغناطیسی، دستگاه های منطقی و الکترودها یافت می شوند. در دستگاه های اسپینترونیک با این حال، آنها یک ایراد عمده دارند و آن این است که وقتی کوچکتر از 20 نانومتر مینیاتوری می شوند، به خوبی عمل نمی کنند. اکنون محققان چینی با توسعه واندروالس MTJ بر اساس دیزلنید تنگستن نیمه رسانا (WSe) این محدودیت را افزایش داده اند.₂لایه فاصله‌دهنده با ضخامت کمتر از 10 نانومتر، بین دو گالیم تلورید آهن فرومغناطیسی (Fe) قرار گرفته است.₃دروازه₂) الکترودها دستگاه جدید همچنین دارای مقاومت مغناطیسی تونل بزرگ (TMR) در 300 K است که آن را برای کاربردهای حافظه مناسب می کند.

چنین TMR بزرگی در MTJهای بسیار نازک در دمای اتاق قبلاً در MTJهای دو بعدی van derwaals (vdW) گزارش نشده بود. کایو وانگ، که هدایت می کند آزمایشگاه کلید دولتی برای ابرشبکه ها و ریزساختارها در موسسه نیمه هادی ها، آکادمی علوم چین، پکن و همچنین وابسته به مرکز علوم مواد و مهندسی اپتوالکترونیک در دانشگاه آکادمی علوم چین. کار ما مسیری واقع بینانه و امیدوارکننده را برای نسل بعدی خاطرات اسپینترونیک غیرفرار فراتر از وضعیت فعلی هنر باز می کند.

فرومغناطیس دمای اتاق

وانگ، که توسعه دستگاه جدید را همراه با هایکسین چانگ از آزمایشگاه کلید دولتی پردازش مواد و فناوری قالب و قالب در دانشگاه علم و فناوری Huazhong و مرکز ملی میدان مغناطیسی بالا ووهان، TMR بزرگ خود را به دو ویژگی نسبت می دهد. اولین مورد، خواص ذاتی Fe است₃دروازه₂، که فرومغناطیسی بالاتر از دمای اتاق است. او می‌گوید: «ما مقاومت مغناطیسی تعدادی از اتصالات فرومغناطیس/نیمه رسانای واندروالس را برای چند سال بررسی کرده‌ایم که در آن دمای کوری (دمایی که در آن آهنربای دائمی مغناطیسی خود را از دست می‌دهد) فرومغناطیس بسیار کمتر از دمای اتاق است. یادداشت. ما دریافتیم که مقاومت مغناطیسی بزرگ و تزریق اسپین کارآمد فقط در رفتار حمل و نقل غیرخطی اتصالات فرومغناطیس/نیمه هادی قابل دستیابی است.

برخلاف موادی که وانگ و همکارانش قبلا بررسی کردند، Fe₃دروازه₂ (که تیم نسبتاً اخیراً کشف کرده است) دمای کوری بیش از 380 کلوین دارد. ناهمسانگردی مغناطیسی آن نیز قابل مقایسه با (یا حتی بهتر از) CoFeB است، آهنربای فریمی که به طور گسترده در اسپینترونیک استفاده می شود. (برخلاف فرومغناطیس ها، که گشتاورهای مغناطیسی همسایه با یکدیگر موازی هستند، در فریمغناطیس ممان ها ضد موازی هستند اما از نظر بزرگی نابرابر هستند و مغناطیس خودبخودی باقیمانده را ایجاد می کنند.) نکته مهم، Fe₃دروازه₂ و CoFeB هر دو دارای سطوح فرمی بسیار قطبی هستند (مرز بین حالات انرژی الکترونی اشغال شده و غیر اشغال شده که بسیاری از خواص فلزات و نیمه هادی ها را مشخص می کند) که برای CoFeB به این معنی است که منابع الکترونی قطبی اسپین بزرگی که در دمای اتاق کار می کنند می توانند از آن ساخته شوند. .

اسپیسر و طراحی دستگاه بهتر است

وانگ می گوید دومین عامل موفقیت دستگاه جدید، کیفیت بالای WSe است₂ مانع ما متوجه شدیم که با استفاده از Fe₃دروازه₂ به خودی خود کافی نیست و ما فقط می‌توانیم مقاومت مغناطیسی کوچکی در دمای اتاق (حدود 0.3٪) در یک نوع از شیرهای چرخشی تمام VdW با استفاده از MoS بدست آوریم.₂ اسپیسر،» او توضیح می دهد. ما متوجه شدیم که به یک فضاساز و طراحی دستگاه بسیار بهتر نیاز داریم که امکان تونل زنی الکترونی بسیار کارآمد را فراهم کند.

آهنربای فری خاطرات پیست مسابقه را سرعت می بخشد

وانگ می‌گوید که کار این تیم تأیید می‌کند که TMR‌های بسیار بزرگ را می‌توان در دمای اتاق در ساختارهای ناهمسان تمام vdW به دست آورد، که او آن را گامی مهم به سمت کاربردهای اسپینترونیک دو بعدی توصیف می‌کند. او می گوید: فراتر از آن، تزریق اسپین بسیار کارآمد به نیمه هادی ها می تواند به ما اجازه دهد تا فیزیک اسپین نیمه هادی را بررسی کنیم و دستگاه های اسپینترونیک نیمه هادی مفهومی جدیدی را توسعه دهیم.

محققان با تحریک نتایج خود، اکنون مشغول تنظیم ضخامت لایه فاصله ساز در تلاش برای افزایش بیشتر TMR هستند. یکی از راه‌های امیدوارکننده‌ای که آن‌ها در حال بررسی هستند، استفاده از آرسنید گالیم نیمه‌رسانای پهن باند (GaSe) یا نیترید بور شش‌ضلعی عایق (hBN) به‌عنوان ماده فاصله‌دهنده است.

آنها به تفصیل مطالعه حاضر خود را در حروف فیزیک چینی.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/large-tunnel-magnetoresistance-appears-at-room-temperature-in-a-miniaturized-magnetic-tunnel-junction/