चुंबकीय सुरंग जंक्शन (एमटीजे), जिसमें एक गैर-चुंबकीय बाधा सामग्री द्वारा अलग किए गए दो फेरोमैग्नेट होते हैं, कई तकनीकों में पाए जाते हैं, जिनमें कंप्यूटर हार्ड डिस्क ड्राइव के साथ-साथ चुंबकीय सेंसर, लॉजिक डिवाइस और इलेक्ट्रोड में चुंबकीय यादृच्छिक-पहुंच यादें शामिल हैं। स्पिंट्रोनिक उपकरणों में. हालाँकि, उनमें एक बड़ी खामी है, जो यह है कि 20 एनएम से नीचे छोटा होने पर वे अच्छी तरह से काम नहीं करते हैं। चीन में शोधकर्ताओं ने अब सेमीकंडक्टिंग टंगस्टन डिसेलेनाइड (डब्ल्यूएसई) पर आधारित वैन डेर वाल्स एमटीजे विकसित करके इस सीमा को आगे बढ़ाया है।2) स्पेसर परत 10 एनएम से कम मोटी, दो लौहचुंबकीय लौह गैलियम टेलुराइड (Fe) के बीच सैंडविच होती है3द्वार2) इलेक्ट्रोड। नए डिवाइस में 300 K पर एक बड़ी टनल मैग्नेटोरेसिस्टेंस (TMR) भी है, जो इसे मेमोरी अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है।
"कमरे के तापमान पर अल्ट्राथिन एमटीजे में इतनी बड़ी टीएमआर सभी द्वि-आयामी वैन डेर वाल्स (वीडीडब्ल्यू) एमटीजे में पहले कभी रिपोर्ट नहीं की गई है," कहते हैं। कायौ वांग, जो निर्देशन करता है इंस्टीट्यूट ऑफ सेमीकंडक्टर्स, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज, बीजिंग में सुपरलैटिस और माइक्रोस्ट्रक्चर के लिए राज्य प्रमुख प्रयोगशाला और से संबद्ध भी है चीनी विज्ञान अकादमी विश्वविद्यालय में सामग्री विज्ञान और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग केंद्र. "हमारा काम कला की वर्तमान स्थिति से परे अगली पीढ़ी की गैर-वाष्पशील स्पिनट्रोनिक यादों के लिए एक यथार्थवादी और आशाजनक मार्ग खोलता है।"
कमरे का तापमान लौहचुम्बकत्व
वांग, जिन्होंने साथ मिलकर नए उपकरण के विकास का नेतृत्व किया हैक्सिन चांग का हुआज़होंग विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय में सामग्री प्रसंस्करण और डाई और मोल्ड प्रौद्योगिकी की राज्य प्रमुख प्रयोगशाला और वुहान राष्ट्रीय उच्च चुंबकीय क्षेत्र केंद्र, इसकी बड़ी टीएमआर का श्रेय दो विशेषताओं को देता है। पहला Fe का आंतरिक गुण है3द्वार2, जो कमरे के तापमान से ऊपर लौहचुंबकीय है। "हमने कई वर्षों तक कई वैन डेर वाल्स फेरोमैग्नेट/सेमीकंडक्टर जंक्शनों के मैग्नेटोरेसिस्टेंस की जांच की है, जिसमें फेरोमैग्नेट का क्यूरी तापमान (वह तापमान जिसके ऊपर एक स्थायी चुंबक अपना चुंबकत्व खो देता है) कमरे के तापमान से काफी नीचे है," उन्होंने कहा। टिप्पणियाँ। "हमने पाया कि बड़े मैग्नेटोरेसिस्टेंस और कुशल स्पिन इंजेक्शन केवल फेरोमैग्नेट/सेमीकंडक्टर जंक्शनों के नॉनलाइनियर ट्रांसपोर्ट व्यवहार में ही प्राप्त किया जा सकता है।"
वांग और सहकर्मियों द्वारा पहले जांच की गई सामग्रियों के विपरीत, फ़े3द्वार2 (जिसे टीम ने अपेक्षाकृत हाल ही में खोजा है) का क्यूरी तापमान 380 K से अधिक है। इसकी चुंबकीय अनिसोट्रॉपी भी CoFeB के बराबर (या उससे भी बेहतर) है, जो कि स्पिंट्रोनिक्स में व्यापक रूप से नियोजित एक फेरिमैग्नेट है। (लौहचुंबक के विपरीत, जहां पड़ोसी चुंबकीय क्षण एक दूसरे के समानांतर होते हैं, लौहचुंबक में क्षण समानांतर-विरोधी होते हैं लेकिन परिमाण में असमान होते हैं, जिससे अवशिष्ट सहज चुंबकत्व उत्पन्न होता है।) महत्वपूर्ण रूप से, Fe3द्वार2 और CoFeB दोनों में अत्यधिक ध्रुवीकृत फर्मी सतहें हैं (कब्जे वाले और खाली इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के बीच की सीमा जो धातुओं और अर्धचालकों के कई गुणों को परिभाषित करती है), जिसका CoFeB के लिए मतलब है कि कमरे के तापमान पर काम करने वाले बड़े स्पिन-ध्रुवीकृत इलेक्ट्रॉन स्रोत इससे बनाए जा सकते हैं। .
एक बेहतर स्पेसर और डिवाइस डिज़ाइन
वांग कहते हैं, नए उपकरण की सफलता का दूसरा कारक डब्ल्यूएसई की उच्च गुणवत्ता है2 रुकावट। “हमने Fe का उपयोग करके यह पता लगाया3द्वार2 अपने आप में पर्याप्त नहीं है और हम MoS का उपयोग करके केवल एक प्रकार के सभी-वीडीडब्ल्यू स्पिन-वाल्व में एक छोटे कमरे के तापमान मैग्नेटोरेसिस्टेंस (लगभग 0.3%) प्राप्त कर सकते हैं।2 स्पेसर,'' वह बताते हैं। "हमें एहसास हुआ कि हमें एक बेहतर स्पेसर और डिवाइस डिज़ाइन की आवश्यकता है जो अत्यधिक कुशल इलेक्ट्रॉन टनलिंग की अनुमति दे।"
फेरिमैग्नेट्स रेसट्रैक यादों को गति देते हैं
वांग का कहना है कि टीम का काम इस बात की पुष्टि करता है कि सभी-वीडीडब्ल्यू हेटरोस्ट्रक्चर में कमरे के तापमान पर बहुत बड़े टीएमआर प्राप्त किए जा सकते हैं, जिसे वह 2डी स्पिंट्रोनिक्स अनुप्रयोगों की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम बताते हैं। "इसके अलावा, सेमीकंडक्टर में अत्यधिक कुशल स्पिन इंजेक्शन हमें सेमीकंडक्टर स्पिन भौतिकी की जांच करने और नई अवधारणा सेमीकंडक्टर स्पिनट्रोनिक डिवाइस विकसित करने की अनुमति दे सकता है," वे कहते हैं।
अपने परिणामों से प्रेरित होकर, शोधकर्ता अब टीएमआर को और बढ़ाने के प्रयास में स्पेसर परत की मोटाई को समायोजित करने में व्यस्त हैं। एक आशाजनक रास्ता जो वे तलाश रहे हैं वह है स्पेसर सामग्री के रूप में वाइड-बैंडगैप सेमीकंडक्टर गैलियम आर्सेनाइड (GaSe) या इंसुलेटर हेक्सागोनल बोरान नाइट्राइड (hBN) का उपयोग करना।
वे में अपने वर्तमान अध्ययन का विवरण देते हैं चीनी भौतिकी के पत्र.
