"Spintronics" promete nuevos tipos de dispositivos para el procesamiento de información y el almacenamiento de datos, con unos y ceros almacenados en el estado de espín de los electrones, así como su carga eléctrica. Dichos dispositivos podrían ser más rápidos y energéticamente más eficientes que la electrónica actual.

Los semiconductores magnéticos diluidos, como el arseniuro de galio dopado con manganeso, son un material prometedor para la espintrónica. dijo Slavomir Nemsak, investigador de planta en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y ex postdoctorado en el Departamento de Física de UC Davis, trabajando con el profesor Charles Fadley y el profesor adjunto Claus Schneider. Tienen propiedades ferromagnéticas pero no son metales en sí mismos. Se denominan "diluidos" porque el dopante constituye una pequeña cantidad (un pequeño porcentaje) del material semiconductor.

En un nuevo estudio publicado el 17 de agosto en Comunicaciones de la naturaleza , Nemsak, Fadley, Schneider y sus colegas demuestran el uso de nuevas técnicas en espectroscopía de rayos X para iluminar la estructura interna del arseniuro de galio dopado con manganeso.

Utilizaron una técnica llamada espectroscopia de fotoemisión con resolución de ángulo de rayos X duros, o ARPAS, combinado con la excitación de onda estacionaria para obtener el aspecto único y sin precedentes dentro de estos nuevos materiales prometedores.

La excitación de ondas estacionarias permitió a los investigadores mejorar los campos eléctricos dentro de un material, creando picos y valles en cada capa atómica. Luego pudieron determinar qué sitios en una capa estaban ocupados por galio, átomos de arsénico o manganeso. El equipo combinó esto con los datos de HARPES, que da información sobre cómo los electrones que determinan las propiedades eléctricas y ópticas se comportan en el material.

Conectando estados electrónicos a elementos

"Podemos utilizar la onda estacionaria para mejorar la señal de las capas de galio o arsénico, y descubrimos que el manganeso siempre estaba presente en la posición de los átomos de galio desde la mayor parte del material hasta sus capas superficiales ", dijo Nemsak." También pudimos identificar los cambios en la electrónica del material causados ​​por la presencia de dopante de manganeso y conectan los estados electrónicos individuales con su origen elemental ".

Esta es la primera vez que ha sido posible obtener este tipo de información sobre la estructura y las propiedades electrónicas de los materiales, Dijo Nemsak. La técnica debe ser aplicable a cualquier tipo de material, incluidos los metales, semiconductores y aislantes, y superconductores, él dijo.

El trabajo con rayos X "duros" o de alta energía se realizó utilizando la fuente de luz Diamond en Didcot, Reino Unido Este tipo de estudio es posible actualmente con solo unas pocas instalaciones en todo el mundo, incluyendo en un futuro próximo la fuente de luz avanzada en el laboratorio de Berkeley.