Spintronika: selektyvi hibridizacija | NPP Azijos medžiagos

Spintronika: selektyvi hibridizacija | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Itin plonų plėvelių kvantinių šulinių būsenų ir paviršiaus būsenų hibridizavimas suteikia stiprų sukimosi selektyvumą ir galimą pritaikymą spintronikoje.

Galimybė naudoti elektrono poliarizaciją ar „sukimąsi“ kietojo kūno struktūrose vieną dieną galėtų sudaryti galimybę sukurti greitesnius, mažesnius ir efektyvesnius prietaisus. Vienas iš „spintronics“ plėtojančių tyrėjų tikslų yra surasti būdus, kaip generuoti gryną, visiškai poliarizuotą sukinio srovę, nesiremiant į išorinius magnetinius laukus. Tai gali būti pasiekta nanometrų skalėje naudojant kvantinį efektą, atsirandantį dėl to, kad plonas tūris yra susietas su paviršiaus reiškiniais. Iwao Matsuda ir kolegos iš Tokijo universiteto Japonijoje, bendradarbiaudami su Italijos mokslininkais 1, išaiškino labai sukinio poliarizacijos nanometro storio plėvelės elektronines savybes.

Komanda naudojo kampo ir sukasi raiškos fotoemulsijos spektroskopiją, norėdama ištirti elektronų energetinės juostos struktūrą ultra plonojoje sidabro plėvelėje, padengtoje atomiškai išdėstytu bismuto ir sidabro lydiniu (1 pav.). Rezultatai rodo, kad sidabro spalvos plėvele esantys elektronai gali laisvai judėti juostos plokštumoje, nepriklausomai nuo jų sukimosi, tačiau jų judesys kryžminio filmo kryptimi yra sukiniu kvantuotas dėl kraštų efektų. Tai sukuria elektronines juostas, žinomas kaip kvantinės šulinių būsenos (QWS). Kita vertus, lydinio paviršiaus elektroninė juostos struktūra susideda iš labai sukasi-poliarizuotų juostų, vadinamų paviršiaus būsenomis, kurios susidaro dėl efekto, vadinamo „Rashba splitting“.

Image

1 pav. Spinomo padalijimo paviršiaus būsenų (SS) atominio paviršiaus sluoksnyje ir kvantinių šulinių būsenų (QWS) elektroninės juostos hibridizacijos (dešinėje) schema labai plonoje (1–3 nm) sidabro plėvelėje.

Tyrinėdamas, kaip hibridizuojasi dviejų sluoksnių elektroninės juostos, jas sudėjus, Matsuda ir jo kolegos pastebėjo priklausomybę nuo sukimosi juostų maišymo metu: QWS su paviršiaus būsenomis maišosi tik tada, kai jų sukiniai yra lygiagrečiai. Atidus tyrimas parodė, kad toks elgesys atspindi elektronų bangos funkciją. Pavyzdžiui, paviršiaus būsena, turinti „ sp “ bangos funkciją, gali hibridizuotis tik su QWS, kurios bangos funkcija yra ta pati simetrija.

„Mūsų darbas rodo, kad nemagnetinių kvantinių plėvelių sukinio savybes galima kontroliuoti tinkamai suprojektuojant elektroninių būsenų sukinio orientaciją ir simetriją sąsajos atominiame sluoksnyje“, - sako Matsuda. Iš esmės QWS savybes ir paviršiaus būsenas galima kontroliuoti keičiant plėvelės storį arba sunkiųjų elementų koncentraciją, leidžiančią ištirti daugybę skirtingų struktūrų.

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.