La spintronica è la branca della fisica dello stato solido che si occupa di generare, manipolare e rivelare lo spin in piattaforme a stato solido. dato che lo spin è una grandezza che non si conserva, la rivelazione di correnti di spin non può essere fatta utilizzando le abituali leggi di Ohm, ma trasformando la corrente di spin in un segnale elettrico attraverso meccanismi di interconversione spin-carica (spin Hall o Rashba-Edelstein). Allo stesso tempo, la progettazione di dispositivi per l'elettronica digitale prevede la possibilità di implementare una logica binaria, che può essere ottenuta manipolando la direzione dello spin (spin up o spin down). In tal caso, l'utilizzo di campi magnetici mal si associa a dispositivi elettronici integrati, mentre l'utilizzo di campi elettrici, in particolare in eterostrutture a semiconduttore, sembra essere una strada promettente per implementare delle "porte logiche di spin".

Il lavoro di tesi prevede un'attività sperimentale focalizzata su:

1. fabbricazione di nanostrutture su piattaforme semiconduttrici CMOS-compatibili, con geometrie dedicate alla rivelazione di segnali spin-dipendenti;
2. misure di interconversione e trasporto di correnti di spin in funzione della temperatura e con campo magnetico applicato;
3. analisi dati mirata all'estrazione di figure di merito rilevanti per dispositivi quali efficienza di interconversione spin-carica, manipolazione di spin, lunghezze di trasporto.

Nel lavoro di tesi, condotto principalmente presso il laboratorio SemiSpin del dipartimento di Fisica, sotto la supervisione del prof. Federico Bottegoni lo/a studente/ssa:

1. svolgerà attività in cleanroom (LNESS) per la fabbricazione dei dispositivi, attività condotta in collaborazione con la dr.ssa Monica Bollani;
2. userà strumentazione di punta per misure di magneto-trasporto per la quantificazione del readout elettrico indotto da segnali orbitali;
3. acquisirà metodo e autonomia nell’analisi critica dei risultati (validazione, confronto con letteratura, interpretazione fisica e proposta di miglioramenti).

Durante la tesi, le competenze acquisite dallo/a studente/ssa non resteranno confinate al progetto, ma costituiranno un patrimonio culturale e professionale solido, spendibile sia in ambito accademico sia in posizioni altamente qualificate nel mercato Hi-Tech. La durata indicativa è di circa 9 mesi, con impegno flessibile ma continuativo (compatibilmente con le esigenze didattiche). Gli studenti interessati possono contattare il prof. Federico Bottegoni