Semicondutor spin gapless - Spin gapless semiconductor
| Física de matéria condensada |
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| Fases · Transição de fase · QCP |
Os semicondutores spin gapless são uma nova classe de materiais com estrutura de banda elétrica exclusiva para diferentes canais de spin, de forma que não há gap (ou seja, 'gapless') para um canal de spin enquanto há um gap finito em outro canal de spin.
Em um semicondutor sem intervalo de spin, as bordas da banda de condução e valência se tocam, de modo que nenhuma energia de limiar é necessária para mover os elétrons dos estados ocupados (valência) para os estados vazios (condução). Isso dá aos semicondutores sem intervalo de spin propriedades únicas: a saber, que suas estruturas de banda são extremamente sensíveis a influências externas (por exemplo, pressão ou campo magnético).
Como muito pouca energia é necessária para excitar os elétrons em um SGS, as concentrações de carga são facilmente 'sintonizáveis'. Por exemplo, isso pode ser feito pela introdução de um novo elemento (dopagem) ou pela aplicação de um campo magnético ou elétrico (gating).
Um novo tipo de SGS identificado em 2017, conhecido como semicondutores lineares spin-gapless do tipo Dirac, tem dispersão linear e é considerado uma plataforma ideal para spintrônica sem massa e sem dissipação porque o acoplamento spin-orbital abre uma lacuna para a condução e valência totalmente polarizada do spin banda e, como resultado, o interior da amostra torna-se um isolante, no entanto, uma corrente elétrica pode fluir sem resistência na borda da amostra. Este efeito, o efeito Hall anômalo quântico , só foi realizado anteriormente em isoladores topológicos dopados magneticamente.
Assim como Dirac / SGSs lineares, a outra categoria principal de SGS são os semicondutores parabólicos sem controle de spin.
A mobilidade do elétron em tais materiais é duas a quatro ordens de magnitude maior do que nos semicondutores clássicos.
SGSs são topologicamente não triviais .
Predição e descoberta
O semicondutor spin gapless foi proposto pela primeira vez como um novo conceito de spintrônica e uma nova classe de materiais spintrônicos candidatos em 2008 em um artigo de Xiaolin Wang, da Universidade de Wollongong, na Austrália.
Propriedades e aplicativos
A dependência do bandgap na direção do spin leva a uma alta polarização do portador-spin e oferece propriedades eletrônicas e magnéticas controladas por spin promissoras para aplicações em spintrônica.
O semicondutor de spin sem intervalos é um material candidato promissor para spintrônica porque suas partículas carregadas podem ser totalmente polarizadas por spin, de modo que o spin pode ser controlado por meio de apenas uma pequena energia externa aplicada.
Referências
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