Исследователи Массачусетского технологического института создали магнитный транзистор, заменив традиционный кремний магнитным полупроводником и открыв возможность разработки более компактных, производительных и энергоэффективных электронных устройства. Информация об этом опубликована в журнале Physical Review Letters.

Магнетизм оказывает заметное влияние на электронные свойства полупроводникового материала, обеспечивает более эффективное управление работой транзистора и снижает энергопотребление. Фундаментальные физические свойства кремниевых полупроводников не позволяют уменьшать необходимое для их работы напряжение ниже определенного предела и ограничивают энергоэффективность.

В магнитных (спинтронных) транзисторах управление электрическим током происходит за счет ориентации спинов электронов, а не только за счет их электрического заряда и небольшого внешнего напряжения, которое подается на базу или затвор кремниевых полупроводников. Многие магнитные материалы могли бы применяться в спинтронных транзисторах, но они не обладают электронными свойствами, необходимыми для замены кремния.

Поиск нужного материала оказался наиболее сложной проблемой, пояснили исследователи. Они заменили кремний в поверхностном слое транзистора бромидом хрома и серы. Этот двумерный материал, обладающий свойствами полупроводника и магнитными свойствами, структура которого обеспечивает точное переключение между двумя магнитными состояниями, что делает его весьма подходящим для транзисторов. В отличие от многих других двумерных материалов, хромсульфид бромида остается стабильным на воздухе.

Созданный в МТИ транзистор способен коммутировать электрический ток и усиливать его в 10 раз, в то время как большинство других подобных полупроводников изменяют ток лишь на несколько процентов, сообщили разработчики. Изменения магнитного состояния материала и переключения транзистора при помощи внешнего магнитного поля требуют значительно меньшего, чем  обычно, потребления энергии.

Магнитными состояниями нового материала можно также управлять с помощью электрического тока. Это важно, поскольку только магнитным полем невозможно управлять работой отдельных транзисторов в электронном устройстве.

С применением магнитных материалов появляется возможность создавать транзисторы со встроенной памятью, так как разработанный в МТИ метод позволяет совместить в одном полупроводнике магнитную ячейку хранения данных и транзистор для их считывания.

В дальнейших планах группы исследователей - продолжение изучения возможностей электрического тока для управления транзистором и  проведение работ по масштабированию решений для создания массивов транзисторов.