Российские ученые вместе с испанским коллегой создали новую модель, которая показывает, как ведет себя спин электрона в полупроводниковой нанопроволоке с глубокой квантовой точкой. О своей работе ученые рассказали в статье журнала Physical Review Applied.

В последние двадцать лет исследователей сильно заинтересовала область на стыке физики полупроводников, электроники и квантовой механики — спинтроника. Эта область науки изучает, как можно управлять спином носителей заряда в полупроводниковых структурах. Потенциально спинтронные устройства позволят увеличить скорость передачи информации и плотность ее записи на носители.

В материалах, которые обладают сильным спин-орбитальным взаимодействием, управлять спином электрона можно без переключения магнитного поля. Для этого достаточно использовать только периодическое электрическое поле на специально подобранной частоте. Это явление называется электрическим дипольным спиновым резонансом и известно достаточно давно. Однако до сих пор его практическое применение ограничено, а потребность в его использовании существует.

«В новой модели мы выяснили роль состояний континуума с энергиями "над" квантовой точкой, куда с неизбежностью будет туннелировать электрон под действием достаточно сильного поля в процессе резонанса. Оказывается, что для ускорения переворота спина, что весьма желательно в электронике и спинтронике, не нужны очень сильные электрические поля, поскольку в них электрон туннелирует в континуум слишком быстро, и проекция его спина начинает затухать со временем, унося ценную информацию», — объяснил первый автор статьи, сотрудник Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского Денис Хомицкий.

Отсюда следует практически важный вывод: в таких структурах необходимо подбирать оптимальный интервал управляющих полей, чтобы перевернуть спин электрона быстро, но не слишком. В противном случае пользователь рискует потерять ценную информацию. Результаты исследования помогут создать новые спинтронные и наноэлектронные устройства.