Collaborateurs scientifiques au laboratoire Ames du département de l'Énergie des États-Unis, Laboratoire national de Brookhaven, et l'Université de Princeton ont découvert un nouveau semi-conducteur ferromagnétique en couches, un type de matériau rare qui est très prometteur pour les technologies électroniques de nouvelle génération.

Comme le nom l'indique, les semi-conducteurs sont les boucles d'or des matériaux électriquement conducteurs - pas un métal, et non un isolant, mais un intermédiaire "juste" dont les propriétés conductrices peuvent être modifiées et personnalisées de manière à créer la base des capacités électroniques modernes du monde. Particulièrement rares sont ceux qui sont plus proches d'un isolant que d'un métal.

La découverte récente du ferromagnétisme dans les matériaux semi-conducteurs s'est limitée à une poignée de composés principalement à base de chrome. Mais ici, les chercheurs ont découvert le ferromagnétisme dans un semi-conducteur vanadium-iode, un matériau connu depuis longtemps mais ignoré; et quel scientifique Tai Kong a comparé à la découverte d'un "trésor caché dans notre propre arrière-cour". Aujourd'hui chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Robert J. Cava, le professeur de chimie Russell Wellman Moore à l'Université de Princeton, Kong a terminé son doctorat. recherche au Laboratoire Ames sous la direction de Paul C. Canfield. Et quand un nouveau matériau pourrait avoir une réponse ferromagnétique, Kong s'est tourné vers le laboratoire Ames pour la visualisation magnéto-optique des domaines magnétiques qui sert de preuve définitive du ferromagnétisme.

"Être capable d'exfolier ces matériaux en couches 2D nous offre de nouvelles opportunités de trouver des propriétés inhabituelles qui sont potentiellement utiles pour les progrès de la technologie électronique, " a déclaré Kong. "C'est un peu comme obtenir une nouvelle forme de briques Lego. Les pièces les plus uniques que vous avez, plus les choses que vous pouvez construire sont froides."

L'avantage du ferromagnétisme dans un semi-conducteur est que les propriétés électroniques deviennent dépendantes du spin. Les électrons alignent leurs spins le long de l'aimantation interne.

"Cela crée un bouton de commande supplémentaire pour manipuler les courants circulant dans un semi-conducteur en manipulant la magnétisation, soit en modifiant le champ magnétique, soit par d'autres moyens plus complexes, tandis que la quantité de courant pouvant être transportée peut être contrôlée par dopage (en ajoutant une petite quantité d'autres matériaux), ", a déclaré Ruslan Prozorov, scientifique du laboratoire Ames. "Ces moyens supplémentaires de contrôler le comportement et le potentiel de découvrir de nouveaux effets sont la raison d'un tel intérêt pour la recherche d'isolants et de semi-conducteurs qui sont également des ferromagnétiques."