(Arriba) Esta es una imagen de microscopía de túnel de barrido (STM) de resolución atómica de una superficie de cristal de arseniuro de indio donde se ha insertado un átomo de manganeso en lugar de uno de los átomos de indio. El átomo de indio desplazado aparece como la característica de color amarillo brillante en la superficie; el átomo de manganeso incrustado solo es evidente por su efecto sobre los átomos de arsénico vecinos (la característica amarilla en forma de pesa). (Abajo) Esta es la simulación teórica de la imagen STM después de que los átomos terminan de tocar las sillas musicales, ilustrando el origen de las características vistas en el experimento (Cortesía de Steven Erwin, Laboratorio de Investigaciones Navales). Crédito:NIST
Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología y el Laboratorio de Investigación Naval han desarrollado una nueva forma de introducir impurezas magnéticas en un cristal semiconductor pinchándolo con un microscopio de efecto túnel (STM). Detallado en un artículo reciente, esta técnica permitirá a los investigadores implantar selectivamente átomos en un cristal, uno a la vez, para conocer sus propiedades eléctricas y magnéticas a escala atómica.
Una mejor comprensión de estas propiedades es fundamental para el desarrollo de la "espintrónica, "dispositivos electrónicos que utilizan espín de electrones, una característica del magnetismo, en lugar de cobrar por almacenar información. La espintrónica podría aumentar el rendimiento de los dispositivos electrónicos al tiempo que reduce el uso de energía y los costos de producción.
Los fabricantes de productos electrónicos suelen introducir impurezas en los cristales semiconductores para cambiar la forma en que el material conducirá la electricidad. Los investigadores también pueden introducir impurezas que induzcan a un semiconductor a volverse magnético. En estos semiconductores magnéticos diluidos (DMS), los átomos de impureza añadidos normalmente deben desplazar a uno de los átomos originales en la estructura cristalina para volverse "activos". Uno de los objetivos de la investigación de materiales DMS es lograr temperaturas de funcionamiento más altas asegurándose de que todos los átomos de impurezas magnéticas dopadas estén activados. Saber cómo entran los átomos de impurezas en los sitios de la red cristalina del huésped es esencial para este proceso.
Los experimentos consistieron en depositar átomos de manganeso individuales sobre una superficie de arseniuro de indio. Para activar y magnetizar el DMS, el átomo de manganeso debe tomar una silla de uno de los átomos de indio ocupando un sitio de red de indio. Usando la punta de la sonda STM, los investigadores del NIST atacaron un átomo de indio con suficiente voltaje para desalojarlo de su lugar en la red y cambiar de lugar con el átomo de manganeso. De esta manera, los investigadores pueden elegir dónde y qué átomo de manganeso quieren activar.
Debido a que el intercambio ocurre muy rápido, los investigadores no pueden ver qué camino toman los átomos cuando se les hace tocar sillas musicales. Para encontrar el camino Los investigadores del Laboratorio de Investigaciones Navales elaboraron modelos teóricos de los movimientos atómicos e identificaron dos posibles vías para que ocurriera el intercambio. El grupo seleccionó la vía correcta comparando los resultados del cálculo con los hallazgos experimentales de STM.
Más información: Y.J. Song, S.C. Erwin, G.M. Rutter, P.N. Primero, nótese bien Zhitenev y J.A. Stroscio. Fabricación de impurezas sustitutivas de Mn en InAs utilizando un microscopio de efecto túnel. Nano letras . Publicado en línea el 29 de septiembre de 2009. pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl902575g
Fuente:Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (noticias:web)
