A medida que las tecnologías de inteligencia artificial como Chat-GPT se utilizan en diversas industrias, el papel de los dispositivos semiconductores de alto rendimiento para procesar grandes cantidades de información es cada vez más importante. Entre ellos, la memoria de espín está atrayendo la atención como tecnología electrónica de próxima generación porque es adecuada para procesar grandes cantidades de información con menor potencia que los semiconductores de silicio que actualmente se producen en masa.
Se espera que la utilización de materiales cuánticos recientemente descubiertos en la memoria de espín mejore drásticamente el rendimiento al mejorar la relación de la señal y reducir la potencia, pero para lograrlo, es necesario desarrollar tecnologías para controlar las propiedades de los materiales cuánticos a través de métodos eléctricos como la corriente y el voltaje. /P>
El Dr. Jun Woo Choi del Centro de Investigación Spintroncs del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST) y el Profesor Se-Young Park del Departamento de Física de la Universidad Soongsil han anunciado los resultados de un estudio colaborativo que muestra que las energías ultrabajas. La memoria de energía se puede fabricar a partir de materiales cuánticos. Los hallazgos se publican en la revista Nature Communications. .
Al aplicar un voltaje a un dispositivo espintrónico de material cuántico que consta de una heteroestructura de material bidimensional, es posible leer y escribir información a una potencia ultrabaja controlando eficazmente la información de espín de los electrones.
Los materiales bidimensionales, que son materiales cuánticos representativos, se pueden separar fácilmente en capas planas de átomos individuales, a diferencia de los materiales ordinarios que tienen una estructura tridimensional y, por lo tanto, exhiben propiedades mecánicas cuánticas especiales.
En este estudio, los investigadores desarrollaron un dispositivo de heteroestructura bidimensional que combina por primera vez materiales cuánticos con dos propiedades diferentes. Aplicando un voltaje tan bajo como 5 V a un dispositivo que consiste en un material ferromagnético bidimensional (Fe3-x GeTe2 ) y un material ferroeléctrico bidimensional (In2 Se3 ) apilados uno encima del otro, el campo magnético necesario para cambiar la dirección de giro del ferroimán, es decir, la coercitividad, se puede reducir en más de un 70%.
Los investigadores también descubrieron que los cambios estructurales en el ferroeléctrico bidimensional que ocurren cuando se aplica un voltaje conducen a cambios en las propiedades de giro de los ferroimanes bidimensionales vecinos.
La red del ferroeléctrico bidimensional se expande con el voltaje, cambiando la anisotropía magnética del ferroimán adyacente y reduciendo en gran medida la coercitividad requerida para reorientar el giro. Esto significa que aplicando un voltaje muy pequeño a un dispositivo de heteroestructura de material cuántico, es posible controlar la información de espín de los electrones incluso con un campo magnético reducido aproximadamente un 70%, lo cual es una tecnología clave para el desarrollo de energía ultrabaja. Memoria de espín basada en materiales cuánticos.
"Al asegurar la tecnología de elementos centrales de memoria de próxima generación de consumo ultrabajo utilizando materiales cuánticos, podremos mantener nuestra ventaja tecnológica y nuestra competitividad en la recientemente tambaleante industria de semiconductores", afirmó el Dr. Jun Woo Choi de KIST.
Más información: Jaeun Eom et al, Control de voltaje del magnetismo en Fe3-x GeTe2 /En2 Se3 Heteroestructuras ferromagnéticas/ferroeléctricas de van der Waals, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-41382-8
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología
