Las uniones de túneles magnéticos de Van der Waals basadas en la monocapa bidimensional 1T-VSe2 y alineada...

Área de la Ciencia:

• La tecnología Spintronics
• Ciencias de los materiales
• Física de la materia condensada

Sus antecedentes:

• Las uniones de túnel magnético (MTJ) son cruciales para dispositivos espintrónicos como la memoria de acceso aleatorio magnético (MRAM) y los sensores.
• Las heteroestructuras bidimensionales (2D) de van der Waals (vdW) ofrecen una plataforma escalable para MTJ avanzados.
• La ingeniería de ángulo de torsión en las heteroestructuras vdW permite ajustar las propiedades electrónicas y magnéticas.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto de la torsión de la capa aislante hexagonal de nitruro de boro (h-BN) en el rendimiento de un MTJ de vdW.
• Determinar la relación entre la alineación rotacional de la barrera h-BN y la relación de magnetorresistencia de túnel (TMR).
• Explorar los mecanismos subyacentes responsables de las propiedades de transporte dependientes del ángulo de giro.

Principales métodos:

• Utilizó cálculos basados en los primeros principios basados en la teoría funcional de la densidad (DFT).
• Se empleó el formalismo de la función de Green de no equilibrio (NEGF) para calcular las propiedades de transporte dependientes del espín.
• Se analizaron sistemáticamente 18 alineaciones rotacionales distintas de la capa h-BN dentro de una heteroestructura de grafeno/1T-VSe2/h-BN/1T-VSe2/grafeno.

Principales resultados:

• Se observaron variaciones significativas, dependientes de la rotación, en la relación TMR, que oscilan entre el 2328% y el 24,608%.
• Se identificó una relación máxima de TMR cerca de un ángulo de torsión de 52,4°.
• Se encontró que el ángulo de torsión modula los estados electrónicos d-orbitales de los átomos V interfaciales y altera la polarización del espín a nivel de Fermi.

Conclusiones:

• La manipulación rotacional de la capa h-BN es una estrategia eficaz para la ingeniería de la relación TMR en MTJs vdW.
• El estudio demuestra un nuevo método para optimizar el rendimiento del dispositivo espintrónico a través del control preciso de los ángulos de torsión entre capas.
• Este trabajo abre nuevas vías para el diseño de aplicaciones espintrónicas de alto rendimiento utilizando materiales 2D vdW.