Credito:Università di Manchester
I ricercatori dell'Università di Manchester potrebbero aver eliminato un ostacolo significativo sul percorso verso l'informatica quantistica, dimostrando miglioramenti significativi nelle caratteristiche di trasporto dello spin dei dispositivi elettronici basati su grafene su scala nanometrica.
Il team, composto da ricercatori del National Graphene Institute (NGI) guidato dal Dr. Ivan Vera Marun, insieme a collaboratori dal Giappone e inclusi studenti finanziati a livello internazionale da Ecuador e Messico, ha utilizzato grafene monostrato incapsulato da un altro materiale 2D (nitruro di boro esagonale) in un cosiddetta eterostruttura di van der Waals con contatti unidimensionali (immagine principale, sopra). È stato osservato che questa architettura fornisce un canale di grafene di altissima qualità, riducendo l'interferenza o il "doping" elettronico dei tradizionali contatti a tunnel 2D.
I dispositivi "Spintronic", come sono noti, possono offrire una maggiore efficienza energetica e una minore dissipazione rispetto all'elettronica convenzionale, che si basa sulle correnti di carica. In linea di principio, i telefoni e i tablet che funzionano con transistor e memorie basati sullo spin potrebbero essere notevolmente migliorati in termini di velocità e capacità di archiviazione, superando la legge di Moore.
Come pubblicato in Nano Letters , il team di Manchester ha misurato la mobilità degli elettroni fino a 130.000 cm 2 /Vs a basse temperature (20K o -253 o C). A scopo di confronto, gli unici tentativi pubblicati in precedenza per fabbricare un dispositivo con contatti 1D hanno raggiunto una mobilità inferiore a 30.000 cm 2 /Vs e la cifra di 130k misurata all'NGI è superiore a quella registrata per qualsiasi altro canale del grafene precedente in cui è stato dimostrato il trasporto di spin.
I ricercatori hanno anche registrato lunghezze di diffusione dello spin che si avvicinano a 20μm. Dove più lungo è meglio, la maggior parte dei materiali conduttori tipici (metalli e semiconduttori) hanno lunghezze di diffusione dello spin <1μm. Il valore della lunghezza di diffusione dello spin osservato qui è paragonabile ai migliori dispositivi spintronici al grafene dimostrati fino ad oggi.
L'autore principale dello studio Victor Guarochico ha affermato che "il loro lavoro è un contributo al campo della spintronica del grafene. Abbiamo raggiunto la più grande mobilità dei portatori finora per quanto riguarda i dispositivi spintronici basati sul grafene. Inoltre, le informazioni sullo spin sono conservate su distanze paragonabili alle migliori riportati in letteratura. Questi aspetti aprono la possibilità di esplorare architetture logiche utilizzando elementi spintronici laterali dove è necessario il trasporto di spin a lunga distanza."
Il coautore Chris Anderson ha aggiunto che "questo lavoro di ricerca ha fornito prove entusiasmanti per un approccio innovativo e significativo al controllo del trasporto di spin nei canali del grafene, aprendo così la strada a dispositivi con caratteristiche comparabili ai dispositivi avanzati basati sulla carica contemporanei. Basandosi su questo lavoro , vengono ora caratterizzati dispositivi in grafene a doppio strato che vantano contatti 1D, in cui la presenza di un gap di banda sintonizzabile elettrostaticamente consente una dimensione aggiuntiva per il controllo del trasporto di rotazione". + Esplora ulteriormente
