Физики нашли чудо-материал для спинтроники

Американские исследователи выяснили, что класс веществ под названием гибридные органо-неорганические перовскиты представляют собой чрезвычайно подходящий для спинтроники материал. В этом веществе, уже успешно применяющемся в солнечных батареях, можно эффективно управлять спинами электронов, которые относительно долго сохраняют свое направление. Результаты опубликованы в журнале Nature Physics.

В спинтронике, в отличие от обычной электроники, информация кодируется не интенсивностью потока электронов, а направлением их спинов — внутренних квантовых характеристик каждой частицы. Спин электрона может принимать два значения: «вверх» и «вниз», что может быть использовано для передачи двоичного кода. Так как носителем информации становится каждая отдельная частица, то скорость передачи потенциально можно увеличить во много раз относительно современных систем.

«Это прибор, который люди всегда хотели сделать, но найти материал, которым можно управлять и обладающий большим временем жизни спина, очень сложно, — говорит Сара Ли, профессор Университета Юты, — однако для данного вещества его свойства удовлетворяют обоим требованиям».

Гибридные органо-неорганические перовскиты уже заинтересовали исследователей благодаря своим фотоэлектронным свойствам, что позволило создать на их основе солнечные батареи с КПД около 22%; это считается очень хорошим показателем.

Трудно было предположить, что вещество с химическим составом CH₃NH₃PbI₃ представляет собой хороший кандидат для спинтроники из-за наличия тяжелых атомов. Чем тяжелее ядро, тем легче манипулировать спином, однако другие силы в этом случае уменьшат его время жизни. В экспериментах было показано, что спин сохраняет свое направление вплоть до наносекунды, что позволяет сохранять и передавать информацию, контролируя электроны лазерными импульсами.