Crédito:Universidad de Manchester
Los investigadores de la Universidad de Manchester pueden haber superado un obstáculo importante en el camino hacia la computación cuántica, demostrando mejoras de cambio gradual en las características de transporte de espín de los dispositivos electrónicos basados en grafeno a nanoescala.
El equipo, compuesto por investigadores del Instituto Nacional del Grafeno (NGI) dirigido por el Dr. Ivan Vera Marun, junto con colaboradores de Japón y estudiantes financiados internacionalmente por Ecuador y México, utilizó grafeno monocapa encapsulado por otro material 2D (nitruro de boro hexagonal) en un la llamada heteroestructura de van der Waals con contactos unidimensionales (imagen principal, arriba). Se observó que esta arquitectura proporciona un canal de grafeno de muy alta calidad, lo que reduce la interferencia o el "dopaje" electrónico de los contactos de túnel 2D tradicionales.
Los dispositivos 'Spintronic', como se les conoce, pueden ofrecer una mayor eficiencia energética y una menor disipación en comparación con la electrónica convencional, que depende de las corrientes de carga. En principio, los teléfonos y tabletas que funcionan con memorias y transistores basados en espín podrían mejorar mucho en velocidad y capacidad de almacenamiento, superando la Ley de Moore.
Publicado en Nano Letters , el equipo de Manchester midió la movilidad de los electrones hasta 130 000 cm 2 /Vs a bajas temperaturas (20K o -253 o C). A modo de comparación, los únicos esfuerzos publicados anteriormente para fabricar un dispositivo con contactos 1D lograron una movilidad inferior a 30 000 cm 2 /Vs, y la cifra de 130k medida en el NGI es más alta que la registrada para cualquier otro canal de grafeno anterior donde se demostró el transporte de espín.
Los investigadores también registraron longitudes de difusión de espín cercanas a los 20 μm. Donde más largo es mejor, la mayoría de los materiales conductores típicos (metales y semiconductores) tienen longitudes de difusión de espín <1 μm. El valor de la longitud de difusión del espín observado aquí es comparable a los mejores dispositivos espintrónicos de grafeno demostrados hasta la fecha.
El autor principal del estudio, Víctor Guarochico, dijo que su "trabajo es una contribución al campo de la espintrónica del grafeno. Hemos logrado la mayor movilidad de portadores hasta ahora con respecto a los dispositivos espintrónicos basados en grafeno. Además, la información de espín se conserva en distancias comparables con los mejores reportados en la literatura. Estos aspectos abren la posibilidad de explorar arquitecturas lógicas utilizando elementos espintrónicos laterales donde se necesita el transporte de espín a larga distancia".
El coautor Chris Anderson agregó que "este trabajo de investigación ha proporcionado evidencia emocionante de un enfoque significativo y novedoso para controlar el transporte de espín en los canales de grafeno, allanando así el camino hacia dispositivos que posean características comparables a los dispositivos avanzados basados en carga contemporáneos. Sobre la base de este trabajo. , los dispositivos de grafeno bicapa que cuentan con contactos 1D ahora se están caracterizando, donde la presencia de una banda prohibida sintonizable electrostáticamente permite una dimensión adicional para el control del transporte de espín". El grafeno y los materiales bidimensionales podrían llevar la electrónica más allá de la 'ley de Moore'
