Pour augmenter l'efficacité des puces électroniques, Les structures 3-D sont actuellement à l'étude. Cependant, composants spintroniques, qui reposent sur le spin des électrons plutôt que sur la charge, sont toujours plats. Pour étudier comment les connecter à l'électronique 3-D, Le physicien de l'Université de Groningue, le Dr Kumar Sourav Das, a créé des canaux de transport de spin incurvés. Avec ses collègues, il a découvert que cette nouvelle géométrie permet de régler indépendamment les courants de charge et de spin. Les résultats ont été publiés en ligne par la revue Lettres nano le 13 septembre 2019.

Das a commencé avec deux questions principales :comment régler le courant de spin à l'aide de la géométrie, et comment créer un transport de spin dans une nanostructure 3D. Le spin électronique est une propriété de la mécanique quantique, un moment magnétique qui peut être utilisé pour transférer ou stocker des informations. Spin est déjà utilisé dans le stockage mémoire, et pourrait également être utilisé dans des circuits logiques.

Architecture courbe

"Jusque là, la plupart des dispositifs spintroniques ont été basés sur une structure plate. Nous voulions savoir comment les courants de spin se comportent dans un canal courbe, " dit Das. En utilisant des substrats d'oxyde de silicium avec des tranchées créées par un faisceau d'ions, conçu au HZDR de Dresde par le Dr Denys Makarov, Das a fait pousser des nanocanaux d'aluminium qui ont traversé les tranchées. Dans cette architecture courbe, l'épaisseur de l'aluminium varie à des dimensions nanométriques, plus courte que la longueur de relaxation de spin.

Das a utilisé des tranchées de différentes tailles et mesuré à la fois la résistance de spin et les courants de charge. "Ce que nous avons découvert, c'est que les variations de la taille des tranchées affectent différemment le transport de spin et de charge dans le canal, " explique Das. " Nous avons donc pu régler indépendamment les courants de spin et de charge en fonction de la géométrie du canal. "

De nouvelles fonctionnalités

Son collègue le Dr Carmine Ortix de l'Université d'Utrecht a créé un modèle théorique décrivant ce phénomène. "Notre théorie démontre clairement qu'il est possible d'ajuster indépendamment les caractéristiques de spin et de charge en utilisant uniquement la forme des matériaux. Cette possibilité surmonte les obstacles technologiques existants pour l'applicabilité de la spintronique dans l'électronique moderne, " explique le Dr Ortix. " L'extension des structures de faible dimension dans l'espace tridimensionnel peut fournir les moyens de modifier les fonctionnalités conventionnelles ou même de lancer des fonctionnalités complètement nouvelles en adaptant de manière appropriée la forme de matériaux réels. "

"Cette découverte est importante car elle nous permet d'ajuster les composants spintroniques pour qu'ils correspondent à la fois au courant de spin et au courant de charge des circuits électroniques, " dit Das. " Il permet l'intégration efficace d'injecteurs et de détecteurs de spin ou de transistors de spin dans les circuits 3D modernes. " Cela pourrait aider à créer une électronique plus économe en énergie, car la spintronique est un moyen attrayant de créer des dispositifs à faible puissance. "Et nous pouvons maintenant utiliser notre modèle pour concevoir des canaux à cet effet."