Puolijohdefysiikan maailmassa tavoitteena on suunnitella tehokkaampia ja minimaalisempia tapoja hallita nollia ja ykkösiä. Uusi fysiikan ala, jota kutsutaan laaksotroniikaksi (valleytronic) hyödyntää elektronin ”laaksovapautta” datan tallentamisen ja logiikan sovelluksiin. Yksinkertaisesti kuvailtuna laaksot ovat elektronin suurin ja pienin energia kiteisessä kiinteässä aineessa. Menetelmällä ohjata elektroneja eri laaksoihin voitaisiin tuottaa erittäin tehokkaita piirejä.
Buffalon yliopiston johtamat kansainväliset fysiikan tutkijat ovat löytäneet uuden tavan jakaa energiatasot laaksojen välillä kaksiulotteisessa puolijohteessa. Avain löytöön on käyttää ferromagneettista yhdistettä vetämään laaksot erilleen ja säilyttää ne eri energiatasoissa. Tämä johtaa laaksoenergioiden erottamisen kasvuun tekijällä 10 eli enemmän kuin mikä on saatu käyttämällä ulkoista magneettikenttää.
Yleensä atomaarisen ohuissa puolijohteissa on kaksi laaksoa täsmälleen samalla energiatasolla. Ulkoisen magneettikentän avulla niille voidaan saada eroa, mutta siihenkin tarvittaisiin erittäin voimakas magneettikenttä. Eri energiatason omaavia laaksoja voidaan käyttää binääritietoja käsittelevinä kytkiminä erittäin vähäisillä energiamäärillä.
Buffalon yliopiston professori Hao Zeng ja hänen kollegansa loivat kaksikerroksisen heterorakenteen, jossa on 10 nanometrin paksuinen kalvo: magneettista EUS-materiaalia (europium-sulfidi) pohjalla ja yksi kerros WSe2:ta (volframi-diselenidi) päällä. Pohjakerroksen magneettikenttä saa aikaan energianlaaksojen erottumisen päällimmäisessä kerroksessa.
- Niin kauan kuin meillä on magneettista materiaalia siellä, laaksot pysyvät erillään toisistaan. Tämä tekee sen arvokkaaksi haihtumattomissa muistisovelluksissa, toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.
Koe suoritettiin 7 Kelvinissä (-266,15 Celsius-asteessa), joten aivan jokapäiväiseen käyttöön prosessi ei vielä sovi. Tutkimus kuitenkin osoittaa, että idea on mahdollinen.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 18.5.2017
