চৌম্বকীয় টানেল জংশন (MTJs), যা একটি নন-চৌম্বকীয় বাধা উপাদান দ্বারা পৃথক দুটি ফেরোম্যাগনেট নিয়ে গঠিত, কম্পিউটার হার্ড ডিস্ক ড্রাইভে চৌম্বকীয় র্যান্ডম-অ্যাক্সেস মেমরির পাশাপাশি চৌম্বকীয় সেন্সর, লজিক ডিভাইস এবং ইলেক্ট্রোড সহ অনেক প্রযুক্তিতে পাওয়া যায়। স্পিনট্রনিক ডিভাইসে। যদিও তাদের একটি বড় অপূর্ণতা রয়েছে, যেটি হল 20 এনএম-এর নিচে ক্ষুদ্রাকৃতির সময় তারা ভালভাবে কাজ করে না। চীনের গবেষকরা এখন একটি সেমিকন্ডাক্টিং টংস্টেন ডিসেলেনাইড (WSe) এর উপর ভিত্তি করে একটি ভ্যান ডার ওয়ালস এমটিজে তৈরি করে এই সীমাকে ঠেলে দিয়েছেন2) স্পেসার স্তর 10 এনএম-এর কম পুরু, দুটি ফেরোম্যাগনেটিক আয়রন গ্যালিয়াম টেলুরাইডের মধ্যে স্যান্ডউইচ করা (Fe3গেট2) ইলেক্ট্রোড। নতুন ডিভাইসটিতে 300 K-এ একটি বড় টানেল ম্যাগনেটোরেসিস্ট্যান্স (TMR) রয়েছে, এটি মেমরি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।
"কক্ষের তাপমাত্রায় অতি-থিন এমটিজে-তে এত বড় টিএমআর এর আগে অল-টু-ডাইমেনশনাল ভ্যান ডার ওয়ালস (ভিডিডব্লিউ) এমটিজে-তে রিপোর্ট করা হয়নি," বলেছেন কাইউ ওয়াং, যারা পরিচালনা করে ইনস্টিটিউট অফ সেমিকন্ডাক্টর, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস, বেইজিং-এ সুপারল্যাটিসেস এবং মাইক্রোস্ট্রাকচারের জন্য স্টেট কী ল্যাবরেটরি এবং এর সাথেও যুক্ত চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস বিশ্ববিদ্যালয়ের উপাদান বিজ্ঞান এবং অপটোইলেক্ট্রনিক্স ইঞ্জিনিয়ারিং কেন্দ্র. "আমাদের কাজ শিল্পের বর্তমান অবস্থার বাইরে পরবর্তী প্রজন্মের অ-উদ্বায়ী স্পিনট্রনিক স্মৃতির জন্য একটি বাস্তবসম্মত এবং প্রতিশ্রুতিশীল পথ খুলে দেয়।"
ঘরের তাপমাত্রা ফেরোম্যাগনেটিজম
ওয়াং, যিনি একসাথে নতুন ডিভাইসের বিকাশের নেতৃত্ব দিয়েছেন হাইক্সিন চ্যাং এর হুয়াজং ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজিতে উপাদান প্রক্রিয়াকরণ এবং ডাই অ্যান্ড মোল্ড টেকনোলজির স্টেট কী ল্যাবরেটরি এবং উহান ন্যাশনাল হাই ম্যাগনেটিক ফিল্ড সেন্টার, এর বৃহৎ TMR দুটি বৈশিষ্ট্যকে দায়ী করে। প্রথমটি হল Fe এর অন্তর্নিহিত বৈশিষ্ট্য3গেট2, যা ঘরের তাপমাত্রার উপরে ফেরোম্যাগনেটিক। "আমরা বেশ কয়েক বছর ধরে বেশ কয়েকটি ভ্যান ডার ওয়ালস ফেরোম্যাগনেট/সেমিকন্ডাক্টর জংশনের চৌম্বক প্রতিরোধের তদন্ত করেছি যেখানে ফেরোম্যাগনেটের কুরি তাপমাত্রা (যে তাপমাত্রা একটি স্থায়ী চুম্বক তার চুম্বকত্ব হারায়) ঘরের তাপমাত্রার অনেক নীচে," তিনি মন্তব্য. "আমরা বড় চৌম্বক প্রতিরোধ এবং দক্ষ স্পিন ইনজেকশন খুঁজে পেয়েছি শুধুমাত্র ফেরোম্যাগনেট/সেমিকন্ডাক্টর জংশনের অরৈখিক পরিবহন আচরণে অর্জন করা যেতে পারে।"
ওয়াং এবং সহকর্মীরা পূর্বে তদন্ত করা উপকরণগুলির বিপরীতে, ফে3গেট2 (যেটি দলটি তুলনামূলকভাবে সম্প্রতি আবিষ্কার করেছে) এর কিউরি তাপমাত্রা 380 K-এর বেশি। এর চৌম্বকীয় অ্যানিসোট্রপিও CoFeB-এর সাথে তুলনীয় (বা তার চেয়েও ভালো), একটি ফেরিম্যাগনেট যা ব্যাপকভাবে স্পিনট্রনিক্সে ব্যবহৃত হয়। (ফেরোম্যাগনেটের বিপরীতে, যেখানে প্রতিবেশী চৌম্বকীয় মুহূর্তগুলি একে অপরের সমান্তরাল, ফেরিম্যাগনেটগুলিতে মুহূর্তগুলি সমান্তরাল বিরোধী কিন্তু মাত্রায় অসম, একটি অবশিষ্ট স্বতঃস্ফূর্ত চুম্বকত্ব প্রদান করে।) গুরুত্বপূর্ণভাবে, Fe3গেট2 এবং CoFeB উভয়েরই অত্যন্ত পোলারাইজড ফার্মি পৃষ্ঠতল রয়েছে (অধিকৃত এবং অব্যক্ত ইলেকট্রন শক্তির মধ্যে সীমানা যা ধাতু এবং সেমিকন্ডাক্টরের অনেক বৈশিষ্ট্যকে সংজ্ঞায়িত করে), যার CoFeB এর অর্থ হল যে ঘরের তাপমাত্রায় কাজ করে এমন বৃহৎ স্পিন-পোলারাইজড ইলেক্ট্রন উত্স এটি থেকে তৈরি করা যেতে পারে। .
একটি ভাল স্পেসার এবং ডিভাইস ডিজাইন
নতুন ডিভাইসের সাফল্যের দ্বিতীয় কারণ, ওয়াং বলেছেন, WSe-এর উচ্চ গুণমান2 বাধা “আমরা Fe ব্যবহার করে আবিষ্কার করেছি3গেট2 এটি নিজে থেকেই যথেষ্ট নয় এবং আমরা একটি MoS ব্যবহার করে এক ধরনের অল-ভিডিডাব্লু স্পিন-ভালভে শুধুমাত্র একটি ছোট কক্ষ-তাপমাত্রার চৌম্বক প্রতিরোধ ক্ষমতা (প্রায় 0.3%) অর্জন করতে পারি।2 স্পেসার," তিনি ব্যাখ্যা করেন। "আমরা বুঝতে পেরেছি যে আমাদের একটি আরও ভাল স্পেসার এবং ডিভাইস ডিজাইনের প্রয়োজন যা অত্যন্ত দক্ষ ইলেক্ট্রন টানেলিংয়ের অনুমতি দেয়।"
ফেরিম্যাগনেট রেসট্র্যাকের স্মৃতিকে গতি দেয়
ওয়াং বলেছেন যে দলের কাজ নিশ্চিত করে যে সমস্ত-ভিডিডাব্লু হেটেরোস্ট্রাকচারে ঘরের তাপমাত্রায় খুব বড় টিএমআর অর্জন করা যেতে পারে, যা তিনি 2D স্পিন্ট্রনিক্স অ্যাপ্লিকেশনের দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ হিসাবে বর্ণনা করেছেন। "এর বাইরে, সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে অত্যন্ত দক্ষ স্পিন ইনজেকশন আমাদের সেমিকন্ডাক্টর স্পিন ফিজিক্স তদন্ত করতে এবং নতুন ধারণা সেমিকন্ডাক্টর স্পিনট্রনিক ডিভাইসগুলি বিকাশ করতে দেয়," তিনি বলেছেন।
তাদের ফলাফল দ্বারা অনুপ্রাণিত, গবেষকরা এখন টিএমআর আরও বাড়ানোর প্রয়াসে স্পেসার স্তরের পুরুত্ব সামঞ্জস্য করতে ব্যস্ত। একটি প্রতিশ্রুতিশীল উপায় যা তারা অন্বেষণ করছে তা হল ওয়াইড-ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaSe) বা অন্তরক হেক্সাগোনাল বোরন নাইট্রাইড (hBN) একটি স্পেসার উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা।
তারা তাদের বর্তমান অধ্যয়নের বিবরণ দেয় চীনা পদার্থবিদ্যা চিঠি.
