Il principio fondamentale di una spin valve è che la resistenza dipende dalle configurazioni parallele o antiparallelo dei due elettrodi ferromagnetici, associando così l'effetto magnetoresistenza (MR), la cui struttura di base è costituita da due metalli ferromagnetici disaccoppiati mediante l'inserimento di un distanziatore non magnetico. L'effetto MR in una tale struttura a sandwich è la pietra angolare del rilevamento magnetico, archivio dati, e tecnologie di lavorazione, che è meglio rappresentato dallo sviluppo dell'industria dell'informazione sulla magnetoresistenza gigante (GMR) e sulla magnetoresistenza tunnel (TMR) negli ultimi due decenni.

Il meccanismo fisico alla base degli effetti GMR e TMR è dovuto al trasporto di elettroni dominato dallo scattering spin-dipendente o dalla probabilità di spin-tunneling, rispettivamente. Per produrre un apprezzabile effetto RM, il momento di spin degli elettroni deve essere mantenuto attraverso lo strato spaziatore e le interfacce, che è la questione chiave per la spintronica. Così, enormi sforzi sono stati dedicati all'ottimizzazione dello strato spaziatore e alla ricerca di interfacce elettroniche di alta qualità tra gli strati ferromagnetici e lo strato spaziatore.

In tale contesto, i materiali stratificati bidimensionali (2D) van der Waals (vdW), in particolare i materiali magnetici bidimensionali emergenti, hanno fornito ai ricercatori un altro modo versatile per affrontare tali ostacoli nei tradizionali sistemi magnetici multistrato. In particolare, giunzioni omo o etero che incorporano questi materiali vdW senza legame chimico diretto, evitando l'effetto di mescolanza associato e gli stati di gap indotti da difetti, possono mostrare prestazioni superiori a quelle dei multistrati magnetici legati in modo covalente.

Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Kaiyou Wang dello State Key Laboratory for Superlattices and Microstructures, Istituto di semiconduttori, Accademia cinese delle scienze, collaborando con il Prof. Kai Chang e il Prof. Zhongming Wei, ha recentemente riportato la fabbricazione di valvole spin senza strati distanziatori utilizzando omo-giunzioni vdW in cui esfoliato Fe ₃ GeTe ₂ i nanoflakes agiscono come elettrodi e/o intercalari ferromagnetici. Hanno dimostrato il comportamento da manuale della RM a due e tre stati per dispositivi con due e tre Fe ₃ GeTe ₂ nanoflakes con diversi campi coercitivi, rispettivamente. interessante, le valvole di rotazione completamente metalliche mostrano prodotti con una piccola area di resistenza (~10 ^-4 * cm ² ) e basse densità di corrente di esercizio (fino a 5 nA), e possiedono configurazioni verticali a due terminali, tutte proprietà di grande interesse per future applicazioni di spintronica. Questo lavoro dimostra che due strati ferromagnetici senza uno strato distanziatore sono sufficienti per ottenere il classico effetto spin-valvola, e dimostra la superiorità delle interfacce vdW.