Упорядочение спинов замедлило поверхностные звуковые волны в полупроводнике

Учёные из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Университета Оберна измерили атомные вибрации, переносящие тепло и звуковые волны, и установили их связь со спинами электронов в тонких плёнках полупроводника — трисульфида фосфора никеля.

Исследователи изучали плёнки трисульфида фосфора никеля толщиной около 220 и 260 нм; материал имеет повторяющуюся кристаллическую структуру. При комнатной температуре спины электронов в материале распределены хаотично, однако при охлаждении ниже примерно −118 °C выстраиваются в зигзагообразные цепочки: внутри каждой цепочки спины направлены одинаково, а в соседних — противоположно.

Учёные обнаружили, что связь между квантовыми спинами и акустическими фононами усиливается при низких температурах, когда спины упорядочены. Около температуры перехода акустические фононы на поверхности полупроводника замедляются. Это указывает на то, что магнитный порядок материала влияет на распространение вибраций в его кристаллической решётке.

Результаты могут проложить путь к созданию энергоэффективных устройств, устойчивых к перегреву, и продвинуть разработку квантовых компьютеров. Использование полупроводников вроде трисульфида фосфора никеля может позволить эффективнее комбинировать электроны, спины и фононы для вычислений. Кроме того, применённая методика спектроскопии неупругого рассеяния света Бриллюэна — Мандельштама открывает новые возможности для фундаментальных открытий в физике и создания ещё не известных технологий.

Ранее по теме: Учёные создали систему на основе перовскита с длительной спиновой поляризацией

Источник: EurekAlert!