Büyük tünel manyetodirenci, minyatür bir manyetik tünel bağlantısında oda sıcaklığında görünür

Manyetik olmayan bir bariyer malzemesiyle ayrılmış iki ferromanyetikten oluşan manyetik tünel bağlantıları (MTJ'ler), bilgisayar sabit disk sürücülerindeki manyetik rasgele erişimli belleklerin yanı sıra manyetik sensörler, mantık cihazları ve elektrotlar dahil olmak üzere bir dizi teknolojide bulunur. spintronik cihazlarda. Yine de büyük bir dezavantajları var, o da 20 nm'nin altına küçültüldüklerinde iyi çalışmamalarıdır. Çin'deki araştırmacılar, yarı iletken bir tungsten diselenide (WSe) dayalı bir van der Waals MTJ geliştirerek bu sınırı zorladı.₂) iki ferromanyetik demir galyum tellür (Fe) arasına sıkıştırılmış, 10 nm'den daha ince ara katman₃Kapı₂) elektrotlar. Yeni cihaz ayrıca 300 K'de büyük bir tünel manyetorizansına (TMR) sahiptir ve bu da onu bellek uygulamaları için uygun hale getirir.

"Oda sıcaklığında ultra ince MTJ'lerde bu kadar büyük bir TMR, tamamı iki boyutlu van der Waals (vdW) MTJ'lerde daha önce hiç rapor edilmemişti" diyor. Kaiyou Wang, kim yönetiyor Çin Bilimler Akademisi, Pekin Yarı İletkenler Enstitüsündeki Üst Örgüler ve Mikro Yapılar için Devlet Anahtar Laboratuvarı ve ayrıca bağlı olduğu Çin Bilimler Akademisi Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Optoelektronik Mühendisliği Merkezi. "Çalışmamız, mevcut teknolojinin ötesinde, yeni nesil uçucu olmayan spintronik bellekler için gerçekçi ve umut verici bir yol açıyor."

Oda sıcaklığında ferromanyetizma

Yeni cihazın geliştirilmesine birlikte öncülük eden Wang, Haixin Chang arasında Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nde Malzeme İşleme ve Kalıp Teknolojisi Eyalet Anahtar Laboratuvarı ve Wuhan Ulusal Yüksek Manyetik Alan Merkezi, büyük TMR'sini iki özelliğe bağlar. Birincisi, Fe'nin içsel özellikleridir.₃Kapı₂, oda sıcaklıklarının üzerinde ferromanyetik olan. "Ferromanyetin Curie sıcaklığının (kalıcı bir mıknatısın manyetizmasını kaybettiği sıcaklık) oda sıcaklığının çok altında olduğu bir dizi van der Waals ferromanyet/yarı iletken bağlantısının manyetodirencini birkaç yıldır araştırdık." notlar. "Büyük manyetodirenç ve verimli döndürme enjeksiyonunun yalnızca ferromanyet/yarı iletken bağlantılarının doğrusal olmayan taşıma davranışında elde edilebileceğini bulduk."

Wang ve meslektaşlarının daha önce araştırdığı materyallerin aksine, Fe₃Kapı₂ (ekip nispeten yakın zamanda keşfetti) Curie sıcaklığı 380 K'den fazla. Manyetik anizotropisi de spintronikte yaygın olarak kullanılan bir ferrimanyetik olan CoFeB'ninkiyle karşılaştırılabilir (hatta ondan daha iyi). (Komşu manyetik momentlerin birbirine paralel olduğu ferromanyetiklerin aksine, ferrimanyetlerde momentler anti-paraleldir ancak büyüklükleri eşit değildir ve artık bir kendiliğinden manyetizma verir.) Daha da önemlisi, Fe₃Kapı₂ ve CoFeB'nin her ikisi de oldukça polarize Fermi yüzeylerine sahiptir (metallerin ve yarı iletkenlerin birçok özelliğini tanımlayan işgal edilmiş ve kullanılmayan elektron enerji durumları arasındaki sınır), bu da CoFeB için oda sıcaklığında çalışan büyük spin-polarize elektron kaynaklarının ondan yapılabileceği anlamına gelir. .

Daha iyi bir ayırıcı ve cihaz tasarımı

Wang, yeni cihazın başarısındaki ikinci faktörün, WSe'nin yüksek kalitesi olduğunu söylüyor.₂ bariyer. "Fe kullanmanın₃Kapı₂ tek başına yeterli değildir ve bir MoS kullanan tüm vdW döndürme valflerinin bir tipinde yalnızca oda sıcaklığında küçük bir manyetodirenç (yaklaşık %0.3) elde edebildik.₂ ayırıcı,” diye açıklıyor. "Yüksek verimli elektron tünellemeye izin veren çok daha iyi bir ayırıcıya ve cihaz tasarımına ihtiyacımız olduğunu fark ettik."

Ferrimagnets yarış pisti anılarını hızlandırır

Wang, ekibin çalışmasının, 2D spintronik uygulamalarına yönelik çok önemli bir adım olarak tanımladığı tüm vdW heteroyapılarında oda sıcaklığında çok büyük TMR'lerin elde edilebileceğini doğruladığını söylüyor. "Bunun ötesinde, yarı iletkenlere son derece verimli spin enjeksiyonu, yarı iletken spin fiziğini araştırmamıza ve yeni konsept yarı iletken spintronik cihazlar geliştirmemize izin verebilir" diyor.

Elde ettikleri sonuçlardan cesaret alan araştırmacılar, şimdi TMR'yi daha da artırmak amacıyla ayırıcı katmanın kalınlığını ayarlamakla meşguller. Keşfettikleri umut verici bir yol, geniş bant aralıklı yarı iletken galyum arsenit (GaSe) veya yalıtkan altıgen boron nitrürü (hBN) bir ayırıcı malzeme olarak kullanmaktır.

Şu anki çalışmalarını detaylandırıyorlar Çin Fiziği Mektupları.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/large-tunnel-magnetoresistance-appears-at-room-temperature-in-a-miniaturized-magnetic-tunnel-junction/