Le principe fondamental d'une vanne de spin est que la résistance dépend des configurations parallèles ou antiparallèles des deux électrodes ferromagnétiques, associant ainsi l'effet de magnétorésistance (MR), dont la structure de base est constituée de deux métaux ferromagnétiques découplés par l'insertion d'une entretoise non magnétique. L'effet MR dans une telle structure en sandwich est la pierre angulaire de la détection magnétique, stockage de données, et technologies de traitement, qui est le mieux représenté par le développement de l'industrie de l'information sur la magnétorésistance géante (GMR) et la magnétorésistance à effet tunnel (TMR) au cours des deux dernières décennies.

Le mécanisme physique sous-jacent aux effets GMR et TMR est dû au transport d'électrons dominé soit par la diffusion dépendante du spin, soit par la probabilité de spin-tunneling, respectivement. Pour produire un effet MR appréciable, le moment de spin des électrons doit être maintenu à travers la couche d'espacement et les interfaces, qui est la question clé pour la spintronique. Ainsi, des efforts considérables ont été consacrés à l'optimisation de la couche d'espacement et à la recherche d'interfaces électroniques de haute qualité entre les couches ferromagnétiques et la couche d'espacement.

Dans ce contexte, Les matériaux stratifiés bidimensionnels (2D) van der Waals (vdW) - en particulier les matériaux magnétiques 2D émergents - ont fourni aux chercheurs un autre moyen polyvalent de surmonter ces obstacles dans les systèmes multicouches magnétiques traditionnels. En particulier, des homo- ou hétéro-jonctions incorporant ces matériaux vdW sans liaison chimique directe, éviter l'effet de mélange associé et les états de trou induits par les défauts, peuvent montrer des performances supérieures à celles des multicouches magnétiques liées par covalence.

Un groupe de recherche dirigé par le professeur Kaiyou Wang du State Key Laboratory for Superlattices and Microstructures, Institut des semi-conducteurs, Académie chinoise des sciences, en collaboration avec le professeur Kai Chang et le professeur Zhongming Wei, a récemment rapporté la fabrication de valves de spin sans couches d'espacement en utilisant des homo-jonctions vdW dans lesquelles Fe exfolié 3 GeTe 2 les nanoflocons jouent le rôle d'électrodes ferromagnétiques et/ou d'intercalaires. Ils ont démontré le comportement classique de l'IRM à deux et trois états pour les appareils avec deux et trois Fe 3 GeTe 2 nanoflocons ayant des champs coercitifs différents, respectivement. De façon intéressante, les vannes de spin entièrement métalliques présentent de petits produits de surface de résistance (~10 ^-4 * cm ² ) et de faibles densités de courant de fonctionnement (jusqu'à 5 nA), et ils possèdent des configurations verticales à deux bornes, autant de propriétés d'intérêt majeur pour les futures applications de la spintronique. Ce travail démontre que deux couches ferromagnétiques sans couche d'espacement sont suffisantes pour obtenir l'effet de valve de spin classique, et cela démontre la supériorité des interfaces vdW.