Les bruits télégraphiques aléatoires dans le diséléniure de tungstène dopé au vanadium peuvent être réglés avec la polarité de tension
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Le bruit télégraphique aléatoire (RTN), un type de bruit électronique indésirable, est depuis longtemps une nuisance dans les systèmes électroniques, provoquant des fluctuations et des erreurs dans le traitement du signal. Cependant, une équipe de chercheurs du Center for Integrated Nanostructure Physics au sein de l’Institute for Basic Science (IBS) de Corée du Sud a fait une percée intrigante qui peut potentiellement exploiter ces fluctuations dans les semi-conducteurs. Dirigée par le professeur LEE Young Hee, l’équipe a rapporté que les fluctuations magnétiques et leurs gigantesques signaux RTN peuvent être générés dans un semi-conducteur à couches vdW en introduisant du vanadium dans le diséléniure de tungstène (V-WSe2) en tant que dopant magnétique minuscule.
Une résistance de contact élevée dans les dispositifs latéraux limite généralement la manifestation d’états quantiques inhérents et dégrade davantage les performances du dispositif. Pour surmonter ces limitations, les chercheurs ont introduit un dispositif de jonction à effet tunnel magnétique vertical en prenant en sandwich quelques couches de V-WSe2, un matériau magnétique, entre les électrodes de graphène supérieure et inférieure. Cet appareil était capable de manifester des états quantiques inhérents tels que des fluctuations magnétiques et d’obtenir des signaux RTN de haute amplitude, même avec une faible concentration de dopage au vanadium de seulement ~ 0,2 %.
Le Dr Lan-Anh T. NGUYEN, le premier auteur de l’étude, a déclaré : “La clé du succès est de réaliser de grandes fluctuations magnétiques de résistance en construisant des dispositifs de jonction à effet tunnel magnétique vertical avec une faible résistance de contact.”
Grâce aux expériences de mesure de la résistance à l’aide de ces dispositifs, les chercheurs ont observé des RTN avec une amplitude élevée allant jusqu’à 80 % entre deux états stables bien définis. Dans l’état bistable, les fluctuations magnétiques de résistance prédominent avec la température grâce à la compétition entre le couplage intracouche et intercouche entre les domaines magnétiques. Ils ont pu identifier cet état magnétique bistable grâce à des pics gaussiens discrets dans l’histogramme RTN avec des caractéristiques distinctives dans le spectre de puissance du bruit.
Plus important encore, les chercheurs ont découvert la possibilité de commuter l’état magnétique bistable et la fréquence de coupure du RTN simplement en modifiant la polarité de la tension. Cette découverte passionnante ouvre la voie à l’application de 1/f2 spectroscopie de bruit dans les semi-conducteurs magnétiques et offre une capacité de commutation magnétique en spintronique.
“Il s’agit d’une première étape pour observer l’état magnétique bistable à partir de grandes fluctuations de résistance dans les semi-conducteurs magnétiques et offre la capacité de commutation magnétique avec 1/f2 bruits au moyen d’une simple polarité de tension en spintronique », a expliqué le professeur Lee.
Ce travail a été réalisé grâce à une recherche interdisciplinaire en collaboration avec JOO Min-Kyu de l’Université des femmes de Sookmyung et KIM Philip de l’Université de Harvard.
