Un equipo multidisciplinario de investigadores de la UC es el primero en encontrar una forma innovadora y novedosa de controlar la orientación del espín de un electrón utilizando medios puramente eléctricos.

Sus hallazgos fueron publicados recientemente en la prestigiosa, revista de alto perfil " Nanotecnología de la naturaleza , "en un artículo titulado" Polarizador giratorio de contacto de punto cuántico totalmente eléctrico ".

Por décadas, los transistores dentro de las radios, Los televisores y otros artículos electrónicos cotidianos han transmitido datos controlando el movimiento de la carga de un electrón. Desde entonces, los científicos han descubierto que los transistores que funcionan controlando el giro de un electrón en lugar de su carga usarían menos energía, generan menos calor y funcionan a velocidades más altas. Esto ha dado lugar a un nuevo campo de investigación, la electrónica de espín o la espintrónica, que ofrece uno de los paradigmas más prometedores para el desarrollo de dispositivos novedosos para su uso en la era post-CMOS (semiconductor de óxido metálico complementario).

Hasta ahora, Los científicos han intentado desarrollar transistores de espín incorporando ferromagnetos locales en arquitecturas de dispositivos. Esto da como resultado importantes complejidades de diseño, especialmente en vista de la creciente demanda de transistores cada vez más pequeños, "dice Philippe Debray, profesor de investigación en el Departamento de Física del McMicken College of Arts &Sciences. "Una forma mucho mejor y práctica de manipular la orientación del espín de un electrón sería mediante el uso de medios puramente eléctricos, como el encendido y apagado de una tensión eléctrica. Esto será espintrónica sin ferromagnetismo ni espintrónica totalmente eléctrica, el santo grial de la espintrónica semiconductora ".

El equipo de investigadores dirigido por Debray y el profesor Marc Cahay (Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática) es el primero en encontrar una forma innovadora y novedosa de controlar la orientación del espín de un electrón utilizando medios puramente eléctricos.

"Usamos un contacto de punto cuántico, un cable cuántico corto, hecho de arseniuro de indio semiconductor para generar una corriente fuertemente polarizada de espín ajustando el confinamiento potencial del cable por voltajes de polarización de las puertas que lo crean, "Dice Debray.

En el diagrama de la izquierda, (Izquierda) La micrografía electrónica de barrido del contacto del punto cuántico ilustra esquemáticamente los electrones no polarizados (giro hacia arriba y hacia abajo) incidentes a la izquierda que salen del dispositivo con giro polarizado con giro hacia arriba. (Derecha) Distribución espacial de la polarización de espín en la constricción de contacto del punto cuántico.

Debray continúa, "La condición clave para el éxito del experimento es que el confinamiento potencial del cable debe ser asimétrico; los bordes opuestos transversales del contacto del punto cuántico deben ser asimétricos. Esto se logró ajustando los voltajes de la puerta. Esta asimetría permite que los electrones - gracias a los efectos relativistas, para interactuar con su entorno a través del acoplamiento espín-órbita y polarizarse. El acoplamiento desencadena la polarización del espín y la interacción electrón-electrón de Coulomb la mejora ".

Controlar el giro electrónicamente tiene importantes implicaciones para el futuro desarrollo de los dispositivos de giro. El trabajo del equipo de Debray es el primer paso. El siguiente paso experimental sería lograr los mismos resultados a una temperatura más alta utilizando un material diferente como el arseniuro de galio.

Fuente:Universidad de Cincinnati (noticias:web)