a) Efecto Rashba-Edelstein directo y (b) inverso (efecto Rashba-Edelstein inverso también llamado efecto galvánico de espín; SGE) mecanismo y configuración de medición, (c) Superficie de Fermi del estado de Rashba con campo eléctrico aplicado, y (d) la comparación de la resistencia medida al efecto directo e inverso de Rashba Edelstein. Crédito:Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
Los físicos de KAIST describieron una ruta para diseñar la generación energéticamente eficiente, manipulación y detección de corrientes de espín utilizando materiales bidimensionales no magnéticos. El equipo de investigación dirigido por el profesor Sungjae Cho, observaron una interconversión de carga a espín altamente eficiente a través del efecto Rashba-Edelstein (REE) sintonizable en la puerta en heteroestructuras de grafeno.
Esta investigación allana el camino para la aplicación del grafeno como componente espintrónico activo para generar, controlador, y detectar la corriente de espín sin electrodos ferromagnéticos o campos magnéticos.
El grafeno es un componente espintrónico prometedor debido a su gran longitud de difusión de giro. Sin embargo, su pequeño acoplamiento espín-órbita limita el potencial del grafeno en aplicaciones espintrónicas ya que el grafeno no se puede utilizar para generar, control, o detectar la corriente de giro.
"Aumentamos con éxito el acoplamiento espín-órbita del grafeno apilando grafeno sobre 2H-TaS 2 , que es uno de los materiales dicalcogenuro de metal de transición con el mayor acoplamiento de órbita de giro. El grafeno ahora se puede utilizar para generar, control, y detectar la corriente de giro, "Dijo el profesor Cho.
El efecto Rashba-Edelstein es un mecanismo físico que permite la interconversión de la corriente de carga a la corriente de espín mediante la estructura de bandas dependiente del espín inducida por el efecto Rashba. una división dependiente del momento de las bandas de espín en sistemas de materia condensada de baja dimensión.
El grupo del profesor Cho demostró por primera vez el efecto Rashba-Edelstein sintonizable en la puerta en un grafeno multicapa. El efecto Rahsba-Edelstein permite que los electrones de conducción bidimensionales del grafeno sean magnetizados por una corriente de carga aplicada y formen una corriente de espín. Es más, como el nivel de grafeno de Fermi, sintonizado por voltaje de puerta, se mueve de la valencia a la banda de conducción, la corriente de giro generada por el grafeno invirtió su dirección de giro.
Esta inversión de espín es útil en el diseño de transistores de bajo consumo de energía que utilizan espines en el sentido de que proporciona a la portadora el estado 'encendido' con agujeros de giro (o electrones de giro hacia abajo) y el estado 'apagado' con polarización de espín neta cero en tan llamado 'punto de neutralidad de carga' donde el número de electrones y huecos es igual.
"Nuestro trabajo es la primera demostración de la interconversión de carga a espín en una heteroestructura de TMD (dicalcogenuro de metal de transición) y grafeno metálico con un estado de polarización de espín controlado por una puerta. Esperamos que el efecto de conmutación de espín totalmente eléctrico y el la inversión de la polarización de espín en no equilibrio mediante la aplicación de voltaje de puerta es aplicable para la generación y manipulación energéticamente eficientes de corrientes de espín utilizando materiales de van der Waals no magnéticos, "explicó el profesor Cho.
