Как компьютер может быть включен в мгновение ока

Разнонаправленные спины в пленке теллурида вольфрама (WTe2).

Почти полтора века назад, в 1879 году, англичанин Эдвин Холл показал, что в проводнике, на который воздействует внешнее магнитное поле, возникает разница напряжений – voltage difference. Эффект получил имя его открывателя. Этот эффект Холла, сам по себе интересный, привлек в последние годы повышенный интерес в связи с перспективой перехода от электроники к спинтронике.

Спин – это момент вращательного движения оси ядра или электрона. Именно на этом свойстве основана магнитно-резонансная томография (МРТ), при которой сверхпроводящий внешний магнит «выстраивает» ядра атомов водорода (протоны). После отключения поля оси спинов возвращаются к хаотичному движению, «издавая» при этом радиосигналы, регистрируемые датчиками, на основе которых и строится изображение.

Спины интересны тем, что они пребывают лишь в двух положениях (направлениях) – вверх и вниз. Использование этого эффекта обещает мгновенное включение компьютеров и электронных устройств из-за отсутствия как такового времени нагревания. Тут и вступает в действие спиновый эффект Холла, поскольку ток индуцирует намагничивание материала.

Спиновый эффект Холла с разнонаправленными спинами был продемонстрирован в нанопленочном материале теллурида вольфрама (WTe2). Использование пленочных, или 2D-материалов, обещает создание надежной и, возможно, «вечной» спиновой памяти.

Контакты Холла на арсениде индия (InAs). Белая полоска слева вверху – масштаб 2 мкм. Иллюстрации Physorg

С технологической точки зрения для этого лучше всего подходят так называемые полоски Холла. Но они часто ложатся внахлест и перекрывают полупроводниковый канал транзистора. Это мешает измерениям тока. Успех достигнут благодаря изготовлению холловских «пробников» в виде вытянутых 2D-плавников (fins), что позволило увеличить точность измерений вольтажа Холла на 40–80%. Большая точность измерений позволит создавать меньшие по размерам схемы, которые соответственно будут выделять меньше паразитного тепла.