科学家创造自旋Esaki Diode的新功能

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东京大学和东京工业大学的研究人员成功地制造了一种由一种n型铁磁半导体(FMS)砷化铟铁(In,Fe)组成的自旋Easki二极管,它是通过将铁(Fe)掺杂到砷化铟(InAs)、III-V半导体中而制成的混合材料。Ontutor以高速器件应用和P型砷化铟著称。在Easki二极管中,一种利用所谓的隧道效应的半导体,当施加外部磁场时,它的磁导电流变化,无论是在符号和幅值上,还是由偏置电压,或者是用于建立的直流电压,都能被广泛地调谐。优化运行。这一结果突出了将自旋自由度集成到常规半导体器件中的新颖性。

FMSS是通过将大量的磁性杂质掺杂到非磁性半导体中而制成的铁磁体,由于其与现有半导体技术的高兼容性而引起了人们的广泛关注。使用FMSS使自旋自由度集成到电子设备中,这可以产生新的功能,例如非易失性、低功耗、可重构性和量子计算。

东京大学研究生工程学院副研究员乐迪安和Masaaki Tanaka教授与东京工业大学副教授Pham Nam Hai合作,在砷化铟中使用铁作为磁性元素。叶崎二极管结构。掺杂在III-V族半导体中的铁原子如砷化铟处于等电子状态,这意味着它们不提供载流子,从而允许研究者独立地控制局域化的自旋(铁)和载流子。铁电子态形成一个杂质带,该杂质带分别存在于导电载流子的能级之下,称为导带,这两个带(杂质带和导带)具有高度的对比对称性和自旋极化。因此,杂质带性质几乎不表现为砷化铟铁薄膜的输运性质。本研究中的砷化铟铁基自旋Esaki diode的特殊特性是,在不同的偏置电压下,参与电流的电子可以在杂质和导带之间切换,通过这种方式,磁电导的符号和大小可以翻转。另一方面,研究者从磁导的偏置电压依赖关系中获得了二极管元件的自旋相关能带结构的重要信息,从而为研究自旋电子材料的电子结构提供了一个有效的工具。基于砷化铟铁的自旋EaskII二极管的研究结果有望加速其他新材料的发现,并引导实现实用的自旋电子器件。

Tanaka说:“尽管自20世纪90年代以来,世界上许多组织积极开展了对铁磁半导体的研究,但实现基于铁磁半导体的器件仍然面临严重的问题。”他继续说,“关键的挑战之一是阐明它们的自旋相关的能带结构。我们的自旋Esaki diode在这项研究中的结果不仅表明了一个非常有效的方法来解决这个重要的问题,而且生动地证明了通过利用其有趣的自旋相关的带结构,可以控制电流对磁体的响应的符号和幅度。集成电路领域。因此,这是探索和理解新材料及其器件应用的一个重要步骤。

Anh进行了大部分实验,他说:“与其他自旋电子材料相比,铁掺杂铁磁半导体是相对较新的,因此,它们具有许多未开发的特性,但也显示了许多前所未有的重要特征。在我们目前的工作中,我们首次在一个新的自旋器件自旋Esaki diode中演示了这样一个新的特征,它包含一个n型铁磁半导体。“我对这一结果非常满意,”他继续说,“我希望能进一步加深对这些材料的理解,并在不久的将来把它们带入实际应用的新阶段。”

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