El principio fundamental de una válvula de giro es que la resistencia depende de las configuraciones paralelas o antiparalelas de los dos electrodos ferromagnéticos, asociando así el efecto magnetorresistencia (MR), cuya estructura básica consta de dos metales ferromagnéticos desacoplados mediante la inserción de un espaciador no magnético. El efecto MR en una estructura intercalada es la piedra angular de la detección magnética, almacenamiento de datos, y tecnologías de procesamiento, que está mejor representado por el desarrollo de la industria de la información de magnetorresistencia gigante (GMR) y magnetorresistencia de túneles (TMR) durante las últimas dos décadas.

El mecanismo físico subyacente a los efectos de GMR y TMR se debe al transporte de electrones dominado por la dispersión dependiente de espín o por la probabilidad de efecto túnel de espín. respectivamente. Para producir un efecto MR apreciable, el momento de giro de los electrones debe mantenerse a través de la capa espaciadora y las interfaces, que es el tema clave para la espintrónica. Por lo tanto, Se han dedicado enormes esfuerzos a optimizar la capa espaciadora y a buscar interfaces electrónicas de alta calidad entre las capas ferromagnéticas y la capa espaciadora.

En este contexto, Los materiales estratificados bidimensionales (2-D) de van der Waals (vdW), especialmente los materiales magnéticos bidimensionales emergentes, han proporcionado a los investigadores otra forma versátil de abordar estos obstáculos en los sistemas magnéticos multicapa tradicionales. En particular, homo o heterouniones que incorporan estos materiales vdW sin enlaces químicos directos, evitar el efecto de entremezclado asociado y los estados de separación inducidos por defectos, puede mostrar un rendimiento superior al de las multicapas magnéticas unidas covalentemente.

Un grupo de investigación dirigido por el profesor Kaiyou Wang del State Key Laboratory para superredes y microestructuras, Instituto de Semiconductores, Academia china de ciencias, colaborando con el Prof. Kai Chang y el Prof. Zhongming Wei, ha informado recientemente de la fabricación de válvulas de giro sin capas espaciadoras utilizando homouniones vdW en las que se exfolió Fe ₃ Obtener ₂ los nanoflakes actúan como electrodos ferromagnéticos y / o capas intermedias. Demostraron el comportamiento de libro de texto de MR de dos y tres estados para dispositivos con dos y tres Fe ₃ Obtener ₂ nanoflakes que tienen diferentes campos coercitivos, respectivamente. Curiosamente, Las válvulas giratorias totalmente metálicas exhiben productos de área de resistencia pequeña (~ 10 ^-4 Ω * cm ² ) y densidades de corriente de funcionamiento bajas (hasta 5 nA), y poseen configuraciones verticales de dos terminales, todas las cuales son propiedades de gran interés para futuras aplicaciones de espintrónica. Este trabajo demuestra que dos capas ferromagnéticas sin una capa espaciadora son suficientes para obtener el clásico efecto de válvula de giro, y demuestra la superioridad de las interfaces vdW.