Los dispositivos espintrónicos son dispositivos electrónicos que utilizan el espín de los electrones (una forma intrínseca de momento angular que posee el electrón) para lograr un procesamiento de alta velocidad y un almacenamiento de datos de bajo costo. En este sentido, el par de transferencia de espín es un fenómeno clave que permite dispositivos espintrónicos ultrarrápidos y de baja potencia. Sin embargo, recientemente, el par de órbita de giro (SOT) ha surgido como una alternativa prometedora al par de transferencia de giro.
Muchos estudios han investigado el origen del SOT y han demostrado que en materiales no magnéticos, un fenómeno llamado efecto Hall de espín (SHE) es clave para lograr el SOT. En estos materiales, la existencia de una estructura de "banda de Dirac", una disposición específica de los electrones en términos de su energía, es importante para lograr un SHE grande. Esto se debe a que la estructura de la banda de Dirac contiene "puntos calientes" para la fase Berry, un factor de fase cuántica responsable del SHE intrínseco. Por lo tanto, los materiales con puntos calientes de fase Berry adecuados son clave para diseñar el SHE.
En este contexto, el material siliciuro de tantalio (TaSi2 ) es de gran interés ya que tiene varios puntos de Dirac cerca del nivel de Fermi en su estructura de bandas, adecuados para practicar la ingeniería de fases de Berry. Para demostrar esto, un equipo de investigadores, dirigido por el profesor asociado Pham Nam Hai del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech), Japón, investigó recientemente la influencia de los puntos calientes de la banda de Dirac en la dependencia de la temperatura de ELLA en TaSi2 .
"La ingeniería monopolo en fase baya es una vía de investigación interesante, ya que puede dar lugar a dispositivos espintrónicos SOT eficientes de alta temperatura, como la memoria de acceso aleatorio magnetorresistiva", dice el Dr. Hai. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Applied Physics Letters. .
A través de varios experimentos, el equipo observó que la eficiencia SOT de TaSi2 permaneció casi sin cambios de 62 K a 288 K, lo que fue similar al comportamiento de los metales pesados convencionales. Sin embargo, al aumentar aún más la temperatura, la eficiencia del SOT aumentó repentinamente y casi se duplicó a 346 K. Además, el SHE correspondiente también aumentó de manera similar.
En particular, esto fue bastante diferente del comportamiento de los metales pesados convencionales y sus aleaciones. Tras un análisis más detallado, los investigadores atribuyeron este aumento repentino de SHE a altas temperaturas a los monopolos de la fase Berry.
"Estos resultados proporcionan una estrategia para mejorar la eficiencia del SOT a altas temperaturas mediante la ingeniería monopolo en fase Berry", afirma el Dr. Hai.
Su estudio destaca el potencial de la ingeniería monopolo de fase Berry para utilizar eficazmente el SHE en materiales no magnéticos y proporciona una nueva vía para el desarrollo de dispositivos espintrónicos SOT de alta temperatura, ultrarrápidos y de baja potencia.
Más información: Ken Ishida et al, Efecto Hall de giro mejorado a alta temperatura en siliciuro TaSi2 no centrosimétrico impulsado por monopolos de fase Berry, Applied Physics Letters (2023). DOI:10.1063/5.0165333
Información de la revista: Cartas de Física Aplicada
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Tokio
