Magnetski tranzistor za energetski učinkovitiju elektroniku

Tranzistori, gradivni blokovi moderne elektronike, obično su izrađeni od silicija. Budući da je poluvodič, ovaj materijal može kontrolirati protok električne energije u strujnom krugu. No silicij ima temeljna fizička ograničenja koja ograničavaju koliko tranzistor može biti kompaktan i energetski učinkovit.

Istraživači s američkog tehnološkog instituta MIT, zamijenili su silicij magnetskim poluvodičem, stvarajući magnetski tranzistor koji bi mogao omogućiti manje, brže i energetski učinkovitije sklopove. Magnetizam materijala snažno utječe na njegovo elektroničko ponašanje, što dovodi do učinkovitije kontrole protoka električne energije. 

Tim je koristio novi magnetski materijal i proces optimizacije koji smanjuje nedostatke materijala, što poboljšava performanse tranzistora.

Jedinstvena magnetska svojstva materijala također omogućuju tranzistore s ugrađenom memorijom, što bi pojednostavilo dizajn sklopova i otključalo nove primjene za visokoučinkovitu elektroniku.
Istraživači zamjenjuju silicij u površinskom sloju tranzistora kromovim sumpornim bromidom, dvodimenzionalnim materijalom koji djeluje kao magnetski poluvodič.

Zbog strukture materijala, istraživači mogu vrlo jednostavno prebacivati ​​između dva magnetska stanja. To ga čini idealnim za upotrebu u tranzistoru koji glatko prelazi između "uključenog" i "isključenog".

Otkrili su da promjena tih magnetskih stanja mijenja elektronička svojstva materijala, omogućujući rad s niskom energijom. I za razliku od mnogih drugih 2D materijala, kromov sumporov bromid ostaje stabilan na zraku.
Za izradu tranzistora, istraživači oblikuju elektrode na silicijsku podlogu, a zatim pažljivo poravnavaju i prenose 2D materijal na vrh. Koriste traku kako bi uzeli sićušan komadić materijala, debljine samo nekoliko desetaka nanometara, i postavili ga na podlogu.

Zbog nedostatka kontaminacije njihov uređaj nadmašuje postojeće magnetske tranzistore. Većina ostalih može stvoriti samo slab magnetski efekt, mijenjajući protok struje za nekoliko postotaka ili manje. Njihov novi tranzistor može preklopiti ili pojačati električnu struju za faktor 10.

Materijal im također omogućuje kontrolu magnetskih stanja električnom strujom. To je važno jer inženjeri ne mogu primijeniti magnetska polja na pojedinačne tranzistore u elektroničkom uređaju već moraju električno kontrolirati svaki od njih.
Nadovezujući se na ovu demonstraciju, istraživači planiraju dalje proučavati korištenje električne struje za upravljanje uređajem. Također rade na tome da njihova metoda bude skalabilna kako bi mogli proizvoditi nizove tranzistora.

Rad objavljen u časopisu Physical Review Letters možete pronaći na ovoj poveznici.