ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

Топологические изоляторы в электронных и спинтронных устройствах

Фирас Махмуд Мустафа
Университет Альнур, https://alnoor.edu.iq/
Ниневия 41012, Ирак
E-mail: firas.mahmood@alnoor.edu.iq
Салах Йехья Хусейн
Университетский колледж Аль-Мансура, https://muc.edu.iq/
Багдад 10067, Ирак
E-mail: hussain@muc.edu.iq
Саади Мохамед Дахир Нузал
Университетский колледж Аль-Хикма, https://hiuc.edu.iq/
Багдад 10015, Ирак
E-mail: saadidhaher@yahoo.com
Салам Хусейн Яхья
Университета Джихан Сулеймания, https://sulicihan.edu.krd/
Сулеймания 46001, Курдистан, Ирак
E-mail: salam.yahya@sulicihan.edu.krd
Нурхан Валид Абдула
Университет Аль-Турат, https://uoturath.edu.iq/
Багдад 10013, Ирак
E-mail: noorhan.waleed@turath.edu.iq

Поступила 22.05.2024, рецензирована 27.05.2024, принята 31.05.2024, опубликована 17.09.2024.

Аннотация: Топологические изоляторы (ТИ) — это материалы с отличительными характеристиками, включая изолирующую внутреннюю часть и проводящие поверхностные состояния, защищенные симметрией обращения времени. Эти особенности делают ТИ чрезвычайно перспективными для применения в электрических устройствах и устройствах спинтроники, где выгодно манипулировать спином электронов без переноса заряда. Целью данного исследования является изучение использования ТИ для улучшения производительности и эффективности электрических и спинтронных устройств. Рассмотрены особые качества ТИ, которые можно использовать для улучшения функциональности устройства, такие как снижение энергопотребления и более высокая скорость работы. Чтобы исследовать поведение транспорта электронов на поверхностях различных ТИ, использовано сочетание квантово-механических моделей и экспериментальных настроек. Устройства на основе теллурида висмута (Bi2Te3) и арсенида таллия (TlAs) были созданы для проверки их производительности в реальных приложениях. Устройства ТИ продемонстрировали значительный выигрыш в эффективности спинового транспорта и термической стабильности по сравнению с обычными материалами. Устройства Spintronic на основе ТИ продемонстрировали снижение энергопотребления на 50% и повышение скорости обработки данных на 30%. Таким образом включение топологических изоляторов в электрические и спинтронные устройства открывает многообещающий путь к более эффективным и быстрым технологиям. Будущие исследования должны сосредоточиться на масштабируемой интеграции ТИ в коммерческие устройства и открытии новых материалов с топологическими изолирующими характеристиками.
Ключевые слова: топологические изоляторы, спинтроника, электронные устройства, квантовая механика, энергоэффективность, теллурид висмута, арсенид таллия, поверхностные состояния, симметрия обращения времени, интеграция устройств

УДК 544.344.016:546.2

РЭНСИТ, 2024, 16(6):721-730 DOI: 10.17725/rensit.2024.16.721

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/604/16(6)721-730.pdf