Un trabajo con participación del ICMAB-CSIC, publicado en Nature Communications, abre nuevas perspectivas en la tecnología de semiconductores magnéticos.
Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona del CSIC, en colaboración con científicos de diversos países, descubren la existencia de importantes cambios de resistencia eléctrica en materiales semiconductores antiferromagnéticos al modificar la dirección de los momentos magnéticos de los átomos constituyentes. El resultado, publicado en Nature Communications, abre nuevas perspectivas en la tecnología de semiconductores magnéticos.
La conductividad eléctrica de los materiales semiconductores, como su nombre sugiere, puede modularse radicalmente entre un comportamiento aislante o metálico. Partiendo de dicha posición intermedia, los semiconductores pueden decantarse hacia un lado u otro mediante pequeños cambios composicionales, térmicos, lumínicos o bajo el influjo de campos eléctricos. La más simple de todas las aplicaciones es un interruptor que se activa o desactiva mediante una de dichas excitaciones.
La combinación inteligente de algunos de estos métodos ha permitido incrementar espectacularmente la capacidad de cálculo matemático y de gestión de información: desde realizar las primeras sumas y restas electrónicas hasta controlar la órbita de los satélites en un asteroide.
La idea de incorporar el magnetismo en la lista de estrategias que pueden modificar la conductividad eléctrica de un semiconductor estimuló un interés significativo en la comunidad científica: de todos los agentes disponibles, el magnetismo es especialmente adecuado para introducir efectos de memoria. El interruptor, pues, podría además tener memoria y mantenerse abierto o cerrado de forma indefinida. Durante más de dos décadas se ha perseguido infructuosamente el objetivo de crear un material ferromagnético y semiconductor a temperatura ambiente.
En un trabajo publicado por el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB) del CSIC, se presenta una nueva perspectiva para cumplir el deseado objetivo ampliando el horizonte de materiales disponibles: separar los roles de ferromagnetismo (memoria) y la semiconductividad (conductividad controlada por un campo magnético) en dos materiales adyacentes. Para ello, se ha integrado un semiconductor antiferromagnético adecuado (Sr2IrO4) en una estructural epitaxial adyacente ferromagnética metálica entre los cuales existe un acoplamiento magnético. El control de la magnetización del material ferromagnético mediante un campo magnético externo, se propaga al material semiconductor antiferromagnético, modificando su resistividad eléctrica. Esta nueva aproximación ensancha enormemente las posibilidades de incorporar semiconductores magnéticos en nuevos dispositivos electrónicos y elementos de memoria.
Anisotropic magnetoresistance in anantiferromagnetic semiconductor I. Fina, X. Marti, D. Yi, J. Liu, J.H. Chu, C. Rayan-Serrao, S. Suresha, A.B. Shick, J. Zelezny, T. Jungwirth, J. Fontcuberta, R. Ramesh, Nature Communications 5, Article number: 4671; doi:10.1038/ncomms5671
Instituto de Ciencia de Materiales del CSIC (ICMAB) http://www.icmab.csic.es