Transition metal dichalcogenides for ferroelectric spintronics

Materialen voor ferro-electrische spintronica onderzocht

Recente ontdekkingen in tweedimensionale (2D) overgangsmetaaldichalcogeniden (TMD's) hebben spannende nieuwe mogelijkheden geopend voor de volgende generatie elektronica. Deze materialen vertonen unieke ferro-elektrische eigenschappen, waardoor het mogelijk is om elektronische toestanden op atomair niveau nauwkeurig te controleren. Dit maakt ze zeer veelbelovend voor uiterst energiezuinige en zeer dicht op elkaar geplaatste geheugen- en logische apparaten.

Een interessante toepassing betreft het gebruik van TMD's in ferro-elektrische spin-orbit (FESO) apparaten, een nieuw type spintronica technologie die traditionele magneto-elektrische componenten zou kunnen vervangen. FESO-apparaten slaan informatie op via ferro-elektrische polarisatie, die kan worden uitgelezen via het charge-to-spin conversie (CSC) mechanisme. Dit vereenvoudigt het ontwerp door de noodzaak voor een aparte magneto-elektrische schrijfunit te elimineren.

In zijn onderzoek richtte Homayoun Jafari zich op het analyseren van de spintexturen van niet-magnetische bulk en bilayer ferro-elektrische TMD's om hun potentieel voor CSC beter te begrijpen. Door het bestuderen van het Rashba-Edelstein effect in deze materialen toont dit proefschrift aan hoe glijdende lagen van MX$_{2}$ (M = W, Mo; X = S, Se, Te) ferro-elektrische toestanden creëren die goed overeenkomen met experimentele gegevens. Deze simulaties tonen een sterke spin-orbit koppeling en onthullen aanzienlijke CSC-snelheden, die cruciaal zijn voor efficiënte gegevensopslag en -verwerking.

De bevindingen zouden kunnen leiden tot geavanceerdere, energie-efficiëntere elektronica met snellere gegevensverwerkingsmogelijkheden.

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/d4cc5164-1d3a-41fc-bb37-02a86784e01a