فیلتراسیون چرخش الکتریکی کلید اسپینترونیک فوق العاده سریع و کم مصرف است

فیلتر چرخش ممکن است کلید تغییر سریعتر و با صرفه جویی در مصرف انرژی بیشتر در فناوری اسپینترونیک آینده باشد که امکان تشخیص چرخش را با استفاده از الکتریکی و نه مغناطیسی فراهم می کند.

یک سند UNSW که ماه گذشته منتشر شد ، تشخیص چرخش با استفاده از یک فیلتر چرخش برای جدا کردن جهت چرخش با توجه به انرژی آنها است.

دستگاه های اسپینترونیک فوق العاده سریع ، کم مصرف و انرژی بسیار مهیج خارج از CMOS هستند.

در زمینه ظهور دستگاه های اسپینترون علاوه بر شارژ آن ، از درجه آزادی اضافی ارائه شده توسط چرخش کوانتومی ذرات استفاده می شود ، که امکان محاسبه انرژی فوق سریع و فوق العاده کم را فراهم می کند.

نکته اصلی توانایی تولید و تشخیص چرخش در هنگام تجمع در سطح ماده است.

هدف محققان تولید و تشخیص چرخش از طریق الکتریکی است نه از طریق مغناطیسی ، زیرا انرژی تولید میدانهای الکتریکی بسیار کمتر از میدانهای مغناطیسی است.

اسپینترونیک با مصرف بهینه به تولید و تشخیص چرخش بستگی دارد برقی به معنای.

در سیستم های نیمه هادی نیمه هادی به شدت متصل به مدار ، همه الکتریکی هستند نسل چرخش قبلاً با موفقیت نشان داده شده است.

با این حال، ردیابی برای چرخش برای تبدیل شارژ ، همیشه به مجموعه زیادی از میدان های مغناطیسی نیاز داشته است ، بنابراین سرعت و عملی بودن را محدود می کند.

در این مطالعه جدید ، محققان UNSW با استفاده از فعل و انفعالات غیرخطی بین تجمع چرخش و جریان شارژ در سوراخ های آرسنید گالیم ، یک تبدیل کاملاً الکتریکی چرخش به بار را نشان دادند. بدون نیاز به یک میدان مغناطیسی

دکتر الیزابت مارسلینا ، نویسنده اصلی ، توضیح می دهد: “تکنیک ما نوید فرصت های جدیدی برای تشخیص سریع چرخش در طیف گسترده ای از مواد بدون استفاده از میدان مغناطیسی می دهد.”

قبلا، تولید و شناسایی تجمع چرخش در نیمه هادی ها با استفاده از روش های نوری یا یک جفت اثر چرخش هال با اثر معکوس هال حاصل می شود.

با این حال ، این روش ها به طول انتشار چرخش زیادی نیاز دارند ، به این معنی که آنها در مورد مواد بسیار مداری مرتبط با طول انتشار چرخش کوچک قابل استفاده نیستند.

تحقیقات UNSW روش جدیدی را برای شناسایی تجمع چرخش – با استفاده از فیلتر چرخشی که جهت های مختلف چرخش را بر اساس انرژی آنها جدا می کند ، معرفی می کند.

فیلترهای چرخشی معمولاً به استفاده از میدان های مغناطیسی بزرگ متکی هستند که عملی نیستند و می توانند از تجمع چرخش جلوگیری کنند.

در عوض ، تیم UNSW از فعل و انفعالات غیرخطی بین تجمع چرخش و بار استفاده می کند ، که تبدیل تجمع چرخش به جریان بار را حتی در میدان مغناطیسی صفر تسهیل می کند.

نویسنده A / Prof Dimi Kulser (UNSW) گفت: “با استفاده از سوراخ های بالستیک ، مزوسکوپی آرسنید گالیوم به عنوان یک سیستم مدل برای مواد مداری بسیار چرخان ، ما یک تبدیل غیر خطی چرخش به بار را نشان دادیم که کاملاً الکتریکی است و به میدان مغناطیسی نیاز ندارد. )

پروفسور الکس همیلتون ، همچنین در UNSW ، گفت: “ما نشان داده ایم که تبدیل غیر خطی چرخش به شارژ با داده های بدست آمده از اندازه گیری پاسخ خطی کاملاً سازگار است و از مرتبه های بیشتری برخوردار است.”

از آنجا که روش غیرخطی به میدان مغناطیسی یا طول انتشار اسپین طولانی احتیاج ندارد ، نوید امکانات جدیدی برای تشخیص سریع تجمع چرخش در مواد کاملاً مداری بهمراه با طول انتشار چرخش کوتاه ، مانند TMDC و مواد توپولوژیکی می دهد.

سرانجام ، سرعت تبدیل غیر خطی چرخش به شارژ می تواند خواندن زمان تجمع چرخش تا وضوح 1 نانو ثانیه را امکان پذیر کند.

###

یک فیلتر چرخشی غیرخطی برای مواد غیر مغناطیسی در میدان مغناطیسی صفر در سال منتشر شد معاینه بدنی B در اکتبر 2020 (DOI 10.1103 / physrevb.102.140406)

این کار توسط شورای تحقیقات استرالیا (برنامه های کشف و مراکز تعالی) پشتیبانی شد و دستگاه با استفاده از امکانات گره New South Welsh از مرکز تولید ملی استرالیا (ANFF-NSW) تولید شد.

اسپینترونیک فوق العاده کم انرژی یکی از چندین فناوری آینده است که در FLEET ، مرکز تعالی استرالیا در فناوری کم مصرف الکترونیکی آینده مورد مطالعه قرار می گیرد.