Спринтроника с протонным затвором – инструмент для маломощной «электроники» за пределами КМОП?

По данным Университета RMIT в Австралии, эффект обменного смещения, управляемый электрическим затвором, в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах наблюдался впервые, который описывает этот эффект как «многообещающую платформу для будущей энергоэффективной электроники за пределами КМОП».

«На сегодняшний день очень ограниченные электрически настраиваемые эффекты обменного смещения были экспериментально продемонстрированы в некоторых оксидных мультиферроидных тонкопленочных системах», по данным университета, но не в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах.

Эффект возникает из-за антиферомагнитно-ферромагнитной межфазной связи, индуцированной однонаправленной анизотропией в гетероструктуре, говорится далее, и рассматривается как пошаговый сдвиг BH-петли магнитного материала влево или вправо под контролем электрод затвора.

В исследовании, которое проводится при низких криогенных температурах, температура блокировки эффекта обменного смещения была настроена с помощью электрического затвора, что позволило бы включать и выключать поле обменного смещения в будущих спинтронных транзисторах, согласно RMIT. .

Устройство, в котором был продемонстрирован эффект, было названо твердотельным протонным полевым транзистором.оставил), который представляет собой тройной слой ферромагнетика ( Fe₅ГеТе₂) – антиферромагнитный (FePS₃) – сплошной протонный проводник. Верхний и средний материалы двумерны и образуют гетероструктуру (выше), удерживаемые вместе теми же силами Ван-дер-Ваальса, которые удерживают слои графена вместе. Верхний контакт золотой, нижний контакт затвора платиновый.

Устройство под оптической (слева) и атомно-силовой (справа) микроскопией

«Температура блокировки эффекта обменного смещения может быть эффективно настроена с помощью электрического затвора, — сказал исследователь Гуолинь Чжэн, — и, что более интересно, поле обменного смещения может многократно включаться и выключаться при различных напряжениях на затворе».

«Эффекты смещения обмена, зависящие от ворот, могут быть хорошо объяснены на основе наших расчетов», — сказал коллега-исследователь Лан Ван. «При различных интеркаляциях протонов затронутая антиферромагнитно-ферромагнитная связь, индуцированная однонаправленной энергией анизотропии, и трансформация FePS₃ между некомпенсированным антиферомагнетиком и компенсированным антиферомагнетиком приводят к различным интересным явлениям. Опять же, это исследование является важным шагом на пути к магнитной логике на основе гетероструктуры vdW для будущей низкоэнергетической электроники».

RMIT работал над этим проектом с Южно-Китайским технологическим университетом и другими учреждениями под эгидой FLEET, Центра передового опыта Австралийского исследовательского совета в области технологий электроники с низким энергопотреблением, который объединяет австралийских и международных экспертов для разработки технологий для сверхнизких энергопотребления. энергетическая электроника.

Работа описана в статье «Электроуправление эффектом обменного смещения в FePS».₃− Fe₅ГеТе₂ Гетероструктуры Ван-дер-Ваальса», опубликованная в Nano Letters — для полного доступа требуется оплата.

Флит стоял за двумя другими недавними открытиями в области 2D-материалов: непохожие 2D-материалы, превращающие фотоны в электроны, и оптически активные 2D-гетероструктуры.