理科

スピンのための2Dマテリアルインポート

映像: ESRサンプルチューブのMoS2トランジスタの概略図。 展望 より

クレジット:筑波大学

日本の筑波とポーランドワルシャワ – 筑波大学の科学者と高圧物理学研究所の科学者が二硫化モリブデンで作られたトランジスタで動く電子のスピンを検出し、マッピングしました。 この研究では、単に電荷ではなく、電子の自然な自己を利用する多くの高速なコンピュータにつながることができます。

Spintronicsは「スピン」という電子の固有磁気モーメントを使用して計算を実行しようとする新しい物性物理学の分野です。 これは完全に電子電荷のみに依存するすべての既存の電子デバイスのための主要な発展になります。 しかし、このようなスピンを検出することは難しくスピン分極電子の輸送をサポートできる物質については、多くの知られていない事項があります。

今筑波大学の材料科学部が率いる国際研究チームは、電子スピン共鳴(ESR)を正常に使用して二硫化モリブデントランジスタを通過するペアを成すないスピンの数と位置を監視しています。 ESRは、医療画像を生成するMRI機械と同じ物理原理を使用します。 スピンは非常に強い磁場の影響を受けてスピンが整列されて磁場と逆ソートされた電子の間のエネルギー差を生成します。 このエネルギーギャップと一致する光子の吸光度を測定してペアを成すない電子スピンの存在を確認することができます。

この実験では、サンプルを絶対零度から4度まで冷却し、スピンを測定しながら、トランジスタが動作する必要がしました。 「ESR信号は、ドレインとゲート電流と同時に測定されました」との交信著者Kazuhiro Marumoto教授は言う。 共同著者であるMa? gorzata Wierzbowska教授は「理論的計算は、スピンの起源をさらに確認した。」と言います。 二硫化モリブデンは原子自然にほぼ平坦な2次元構造を形成するために使用された。 モリブデン原子は、上下に硫化イオンの層がある面を形成します。

チームは、n型ドーピングと呼ばれるプロセスで、追加の電子システムを充電することがスピンを生成するために重要であることを発見した。 MarumotoとWierzbowska教授は「他の2Dの材料の前処理とは異なり、n型ドーピングを介して電子スピンをよりよく制御することができました。」と説明しています。 科学者たちは技術が将来の消費者製品に発展するにつれて、二硫化モリブデンがスピントロニックデバイスの重要なテストベッドになると信じている。

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作品が出版されました。 通信データ 「オペラとも電子スピン共鳴的に区別されるMoS2薄膜トランジスタのスピン状態」
(DOI:10.1038 / s43246-021-00129-y)

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Omori Yoshiaki

ミュージックホリック。フードエバンジェリスト。学生。認定エクスプローラー。受賞歴のあるウェブエキスパート。」

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