在自旋电子元件使用钙钛矿

手机、电脑和其他电子设备使用硅晶体管来控制电流的流动,但随着设备得到这些晶体管将函数在小地区,以至于他们将不再按预期工作。

然而,自旋电子学,可以解决这个问题。它使用一个电子的自旋本身携带的信息以二进制;电子自旋有自己的取向相对于原子核可以在两个方向上对齐,向上或向下。这意味着他们能够在大量的信息比现有设备。

但是自旋电子元件很困难,莎拉李解释道,物理学和天文学学系助理教授犹他大学的:“这是一个设备,人们总是想要,但有巨大的挑战在找到一个可以操作的材料,与此同时,有一个旋转的一生。”

李和她的团队发现,有机-无机杂化钙钛矿可能能够促进电子产品更上一层楼。钙钛矿已经发现科学的名声是令人惊讶的是将阳光转化为电能的效率。

“这是难以置信的。说:“一个奇迹材料z淡水河谷Vardeny,物理学和天文学的杰出教授,实验室研究钙钛矿的太阳能电池。“在仅仅几年,基于这种材料在太阳能电池效率的22%。现在它有这个自旋一生财产。棒极了。”

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钙钛矿为自旋电子学是一个不太可能的候选人;其化学成分包括大量元素无机框架。而重原子使操作更方便的电子自旋,这是假定它会有一个短旋转的一生。

“大多数人在战场上不会认为这种材料有着悠久的旋转。它使我们感到惊奇的,”李说。“我们还没有找到确切的原因。但很有可能一些内在,神奇的材料本身的属性。”

添加传统电子自旋意味着你可以处理指数比使用传统的更多信息,基于或多或少的费用。Vardeny解释说:“与自旋电子学,不仅你巨大的更多的信息,但是你不是晶体管的大小限制。极限的大小将磁矩的大小,你可以发现,这比晶体管的尺寸小得多了。”

李娜的团队做了一个实验来优化电子的自旋。首先,他们形成的薄膜混合钙钛矿methyl-ammonium铅碘(CH₃NH₃PbI₃),并把它前面的超快激光器芽短光脉冲每秒8000万次,让他们首先使用光设置电子的自旋方向,观察这个材料的自旋进动。

其次,激光是分成两束;第一个电影来设置电子自旋的方向。第二束弯曲通过一系列的镜子前的钙钛矿电影增加多长时间间隔测量电子自旋方向准备举行。

钙钛矿有惊人的长旋转一生——纳秒,研究人员发现。自旋翻转期间多次一纳秒,这意味着大量的信息可以很容易地存储和操纵。接下来,研究人员测试了他们如何操纵旋转磁场。

“自旋就像指南针。指南针在这个磁场垂直于旋转罗盘,并最终将停止旋转,”李说。“说你设置旋转,你称之为“一个”:当你暴露的磁场,旋转的方向变化。如果它旋转了180度,它变化从一个零。如果它旋转了360度,从一个对一个。”

研究人员发现,他们可以旋转旋转超过10变成通过公开电子磁场的不同优势。

这种材料的潜力是巨大的,Vardeny说。它可以更快地处理数据,增加随机存取存储器:“我告诉你,这是一个奇迹”材料。

来源:

犹他大学

图片来源:Shutterstock.com/DmitriyRybin