Uso de la ingeniería monopolar de fase Berry para dispositivos espintrónicos de alta temperatura

Los dispositivos espintrónicos son dispositivos electrónicos que utilizan el espín de los electrones (una forma intrínseca de momento angular que posee el electrón) para lograr un procesamiento de alta velocidad y un almacenamiento de datos de bajo costo. En este sentido, el par de transferencia de espín es un fenómeno clave que permite dispositivos espintrónicos ultrarrápidos y de baja potencia. Sin embargo, recientemente, el par de órbita de giro (SOT) ha surgido como una alternativa prometedora al par de transferencia de giro.

Muchos estudios han investigado el origen del TOS y han demostrado que en materiales no magnéticos, un fenómeno llamado efecto Spin Hall (SHE) es fundamental para lograr el TOS. En estos materiales, la existencia de una estructura de «banda de Dirac», una disposición específica de los electrones en términos de su energía, es importante para lograr un SHE grande. Esto se debe a que la estructura de la banda de Dirac contiene «puntos calientes» para la fase Berry, un factor de fase cuántica responsable del SHE intrínseco. Por lo tanto, los materiales con puntos calientes de fase Berry adecuados son esenciales para la ingeniería SHE.

En este contexto, el material siliciuro de tantalio (TaSi_dos) es de gran interés ya que tiene varios puntos de Dirac cercanos al nivel de Fermi en su estructura de bandas, adecuados para practicar la ingeniería de fases de Berry. Para demostrar esto, un equipo de investigadores, dirigido por el profesor asociado Pham Nam Hai del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech), Japón, investigó recientemente la influencia de los puntos calientes de la banda de Dirac en la dependencia de ELA. temperatura a TaSi_dos.

«La ingeniería monopolo en fase baya es una vía de investigación interesante, ya que podría dar lugar a dispositivos espintrónicos SOT eficientes de alta temperatura, como la memoria de acceso aleatorio magnetorresistiva», dice el Dr. Sus hallazgos fueron Publicado en el diario Letras de Física Aplicada.

A través de varios experimentos, el equipo observó que la eficiencia SOT de TaSi_dos permaneció casi sin cambios de 62 K a 288 K, lo que fue similar al comportamiento de los metales pesados ​​convencionales. Sin embargo, al aumentar aún más la temperatura, la eficiencia del SOT aumentó repentinamente y casi se duplicó a 346 K. Además, el SHE correspondiente también aumentó de manera similar.

En particular, esto fue bastante diferente del comportamiento de los metales pesados ​​convencionales y sus aleaciones. Después de un análisis más detallado, los investigadores atribuyeron este aumento repentino de SHE a altas temperaturas a los monopolos de la fase Berry.

«Estos resultados proporcionan una estrategia para aumentar la eficiencia del SOT a altas temperaturas mediante la ingeniería monopolo en fase Berry», afirma el Dr.

Su estudio destaca el potencial de la ingeniería monopolo de fase Berry para utilizar eficazmente SHE en materiales no magnéticos y proporciona un nuevo camino para el desarrollo de dispositivos espintrónicos SOT de alta temperatura, ultrarrápidos y de baja potencia.