Физики Венского Технического Университета (TU Wien) предложили метод генерирования мощных спиновых токов с помощью сверхкоротких лазерных импульсов. Об этом они рассказали в статье для журнала Physical Review Letters.

На компьютерной модели Марко Баттиато (Marco Battiato) и профессор Карстен Хельд (Karsten Held) проанализировали, что происходит с электронами в тонком слое никеля на кремниевой основе под воздействием короткого импульса лазерного излучения.

Как оказалось, электроны буквально сметаются из никеля в кремний, пока, на границе раздела не создается электрическое поле, блокирующее ток. Точнее, в обоих направлениях через интерфейс проходит равное количество электронов и суммарный транспорт зарядов равняется нулю. Но спиновый ток при этом остаётся ненулевым!

В слое никеля имеются электроны со спином, ориентированным как вверх, так и вниз, но вторые имеют гораздо более высокую вероятность рассеяния на атомах никеля. При этом они изменяют направление движения и теряют энергию. Поэтому большинство электронов, попадающих из никеля в кремний, имеют спин, направленный вверх. Встречный же поток представлен в равных пропорциях электронами с обеими полярностями спина.

Такой процесс ведёт к быстрому нарастанию концентрации электронов с верхним спином — к спиновой поляризации кремния.

«Наши расчёты показывают, что степень такой спиновой поляризации чрезвычайно велика — намного больше, чем мы могли получить другими методами, — рассказал Марко Баттиато. — И этот спиновый поток можно создавать за фемтосекунды».

Пока все вышеизложенное проверено только на компьютерных симуляциях, но авторы исследования уже работают с экспериментаторами над лабораторным подтверждением результатов моделирования.

«Спинтроника имеет потенциал стать ключевой технологией нескольких следующих десятилетий, — отмечает Хельд. — И с нашим методом спинового впрыска наконец появилась возможность получать сверхбыстрые и очень сильные спиновые токи».