semicondutor spintrônico

Eletrônica

Pós-silício: semicondutor spintrônico próximo da realidade

Com informações da Universidade de Michigan - 09/03/2015

Componentes spintrônicos podem combinar armazenamento temporário (RAM), armazenamento permanente (HD) e processamento em um único dispositivo. [Imagem: K. Ranmohotti et al. - 10.1021/ja5084255]

Vantagens da spintrônica

Um novo cristal de baixa simetria é o primeiro a apresentar propriedades spintrônicas em um material que é estável a temperatura ambiente e facilmente adaptável para uma grande variedade de aplicações.

A expectativa é que o cristal possa ser utilizado como material básico para os processadores spintrônicos, assim como o silício é a base para os dispositivos de computação eletrônicos.

Componentes spintrônicos permitem a combinação de funções que exigem componentes separados nos computadores atuais. Por exemplo, em vez de usar um processador para fazer cálculos, memória RAM para o armazenamento temporário e um disco rígido para armazenamento permanente, um único chip spintrônico poderia lidar com todas as três funções, reduzindo drasticamente o tamanho e o consumo de energia dos computadores.

Para isso, esses componentes usam tanto a carga do elétron, quanto o seu spin magnético, que pode apontar "para cima" ou "para baixo". E o spin dos elétrons fica estável em componentes muito menores do que os eletrônicos, uma vez que a carga dos elétrons torna-se errática conforme a miniaturização avança.

Semicondutor spintrônico

Os semicondutores de hoje são feitos dopando cristais de silício com outros elementos para ajustar as propriedades necessárias. Mas, para fazer semicondutores spintrônicos, é preciso adicionar átomos de diferentes tamanhos, e com flexibilidade para depositar esses átomos nos locais exatos onde eles são necessários.

"Mas, nos cristais mais usados, os 'buracos' têm todos a mesma forma e tamanho e são regularmente espaçados. Isso nos dá uma quantidade muito limitada de controle," explica o professor Pierre Poudeu, da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

Para superar esse problema, a equipe de Poudeu adotou uma abordagem diferente, criando uma estrutura cristalina totalmente nova.

Eles usaram uma mistura de ferro, bismuto e selênio para criar um cristal complexo, mas que oferece uma flexibilidade muito maior.

O cristal de baixa simetria tem lacunas de tamanhos variáveis localizados em diferentes distâncias graças a uma estrutura de camadas sobrepostas, permitindo uma dopagem seletiva.

Até agora, a equipe produziu e testou o novo composto apenas na forma de pó. O próximo passo será fabricá-lo na forma de películas finas, necessárias para a fabricação dos componentes spintrônicos - a expectativa é que essa etapa leve cerca de um ano.

Bibliografia:

Coexistence of High-T Ferromagnetism and n-Type Electrical Conductivity in FeBi2Se4
Kulugammana G. S. Ranmohotti, Honore Djieutedjeu, Juan Lopez, Alexander Page, Neel Haldolaarachchige, Hang Chi, Pranati Sahoo, Ctirad Uher, David Young, Pierre F. P. Poudeu
Journal of American Chemical Society
Vol.: 137 (2), pp 691-698
DOI: 10.1021/ja5084255