Pós-silício: semicondutor spintrônico próximo da realidade

Com informações da Universidade de Michigan - 09/03/2015

Componentes spintrônicos podem combinar armazenamento temporário (RAM), armazenamento permanente (HD) e processamento em um único dispositivo.
[Imagem: K. Ranmohotti et al. - 10.1021/ja5084255]

Vantagens da spintrônica

Um novo cristal de baixa simetria é o primeiro a apresentar propriedades spintrônicas em um material que é estável a temperatura ambiente e facilmente adaptável para uma grande variedade de aplicações.

A expectativa é que o cristal possa ser utilizado como material básico para os processadores spintrônicos, assim como o silício é a base para os dispositivos de computação eletrônicos.

Componentes spintrônicos permitem a combinação de funções que exigem componentes separados nos computadores atuais. Por exemplo, em vez de usar um processador para fazer cálculos, memória RAM para o armazenamento temporário e um disco rígido para armazenamento permanente, um único chip spintrônico poderia lidar com todas as três funções, reduzindo drasticamente o tamanho e o consumo de energia dos computadores.

Para isso, esses componentes usam tanto a carga do elétron, quanto o seu spin magnético, que pode apontar "para cima" ou "para baixo". E o spin dos elétrons fica estável em componentes muito menores do que os eletrônicos, uma vez que a carga dos elétrons torna-se errática conforme a miniaturização avança.

Semicondutor spintrônico

Os semicondutores de hoje são feitos dopando cristais de silício com outros elementos para ajustar as propriedades necessárias. Mas, para fazer semicondutores spintrônicos, é preciso adicionar átomos de diferentes tamanhos, e com flexibilidade para depositar esses átomos nos locais exatos onde eles são necessários.

"Mas, nos cristais mais usados, os 'buracos' têm todos a mesma forma e tamanho e são regularmente espaçados. Isso nos dá uma quantidade muito limitada de controle," explica o professor Pierre Poudeu, da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

Para superar esse problema, a equipe de Poudeu adotou uma abordagem diferente, criando uma estrutura cristalina totalmente nova.

Eles usaram uma mistura de ferro, bismuto e selênio para criar um cristal complexo, mas que oferece uma flexibilidade muito maior.

O cristal de baixa simetria tem lacunas de tamanhos variáveis localizados em diferentes distâncias graças a uma estrutura de camadas sobrepostas, permitindo uma dopagem seletiva.

Até agora, a equipe produziu e testou o novo composto apenas na forma de pó. O próximo passo será fabricá-lo na forma de películas finas, necessárias para a fabricação dos componentes spintrônicos - a expectativa é que essa etapa leve cerca de um ano.

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