Движение электронов оказывает большое влияние на исследование заявлений о спинтронных эффектах

Движение электроны может иметь значительно большее влияние на эффекты спинтроники, чем предполагалось ранее, утверждает новое исследование. До сих пор расчет этих эффектов учитывался в первую очередь при вращении электронов. Это открытие было сделано международной командой исследователей под руководством физиков из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU). При этом в первую очередь учитывался спин электронов. Исследование было опубликовано в журнале «Physical Review Research» и предлагает новый подход к разработке компонентов спинтроники.

Многие технические устройства в настоящее время основаны на традиционной полупроводниковой электронике, согласно которой для хранения и обработки информации в этих компонентах используются зарядные токи. Однако основным недостатком этого традиционного метода является потеря большого количества энергии из-за тепла, выделяемого током. Чтобы справиться с этой проблемой, спинтроника использует фундаментальное свойство электронов, известное как собственный угловой момент, который можно рассматривать как вращательное движение электрона вокруг его собственной оси, объясняет доктор Анника Йоханссон, физик из MLU. Спин связан с магнитным моментом, который также можно использовать для зарядки электронов в новом поколении более быстрых и энергоэффективных компонентов. Для достижения этого требуется эффективное преобразование между нагрузками и спиновыми токами. Это преобразование стало возможным благодаря эффекту драгоценного камня. Согласно эффекту драгоценного камня, при приложении электрического поля зарядный ток генерируется в изначально немагнитном материале. Зарядный ток приводит к выравниванию спинов электронов и материал намагничивается. «Эффект в первую очередь сосредоточен на том, как спин электрона способствует намагниченности, но электроны также могут нести орбитальный момент, который также способствует намагниченности. «Если спин — это вращение электрона вокруг собственной оси, то орбитальный момент — это движение вокруг атомного ядра», — говорит Йоханссон. Это похоже на Землю, которая вращается как вокруг своей оси, так и вокруг Солнца. Таким образом, орбитальный момент также создает магнитный момент.

Исследователи в своем новом исследовании использовали моделирование для изучения интерфейса между двумя оксидными материалами, обычно используемыми в спинтронике. Хотя оба материала являются изоляторами, на их границе находится газ металл-электрон, который известен своим эффективным преобразованием заряда в спин. Команда также учла орбитальный момент при расчете эффекта драгоценного камня и обнаружила, что орбитальный момент вносит больший вклад в эффект драгоценного камня, чем вращение. Эти результаты могут помочь повысить эффективность компонентов спинтроники.