Spintronics

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. december 12-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 5 szerkesztést igényelnek .

A Spintronika ( spin-elektronika ) a kvantumelektronika egy része , amely a szilárdtest- eszközök spináram-átvitelének ( spin -polarizált transzport) tanulmányozásával és a megfelelő mérnöki területtel foglalkozik. A spintronikus eszközökben a hagyományos elektronikus eszközöktől eltérően az energiát vagy az információt nem elektromos áram , hanem spin áram szállítja .

Ferromágneses heterostruktúrák

A tipikus rendszerek, amelyekben spintronikus hatások lehetségesek, különösen a ferromágnes – paramágnes vagy a ferromágnes – szupravezető heterostruktúrák .

Az ilyen heterostruktúrákban a spin-polarizált elektronok forrása (spin-injektor) egy vezető ferromágnes (vezető vagy félvezető ), amely mágnesezett állapotban spontán, spin-rendezettséggel rendelkezik a töltéshordozók között; a ferromágneses félvezetőkben a spin polarizáció szintje lényegesen magasabb (akár 100%), mint a fémekben (akár 10%). Külső mágneses térben a vezetési sáv Zeeman -hasítása egy félvezetőben lehetséges két Zeeman-energia-alszint kialakításával. Amikor spin-polarizált elektronokat fecskendeznek be egy ilyen félvezetőbe, szabályozott átmenetek lehetségesek mind a felső, mind az alsó szintre, ami különösen lehetővé teszi populációinverzió létrehozását , és ennek megfelelően koherens elektromágneses sugárzás generálását egy frekvenciaszabályozással. mágneses mező.

Más hatások is jelentkeznek a Josephson csomópontokban szigetelő ferromágnes esetén: ebben az esetben az alagút külső mágneses térrel vezérelhető.

Lehetőség van szilikén alapú szerkezetek alkalmazására is [1]

Alkalmazás

Szilárdtest akkumulátor kémiai reakciók nélkül , amely az elektromos energiát állandó mágneses térré alakítja és fordítva (vagyis árammal mágnesezi az állandó mágnest, és visszamágnesezve áramot ad - amit korábban makroszinten lehetetlennek tartottak mozgás nélkül részek, még elméletileg is; itt azonban nincs ellentmondás az elmélettel, mivel az akkumulátorban lévő áram mozgó részei a spin-polarizált áram elemi hordozói). [2]
Elektromos alkatrészek:
- Számítógép memória típusa STT-MRAM ( Spin Torque Transfer MRAM ), sáv memória .
- Spin tranzisztorok , amelyek egy réteges szerkezet "ferromágnes - szilícium - ferromágnes - szilícium szennyeződésekkel". Az első ferromágneses rétegen való áthaladás után az elektromos áram spin-polarizációt kap, amely a szilíciumrétegen való áthaladás során részben megmarad (2007-ben a legjobb érték az elektronok 37%-ának spinpolarizációjának megőrzése -73 °-os hőmérsékleten C és 350 μm-ig terjedő szilíciumrétegvastagság [3] ), amely lehetővé teszi a spin áram értékének szabályozását a kimeneten a ferromágnes két rétegének mágneses mezőinek orientációjának megváltoztatásával (lásd: Óriás mágneses ellenállás ) [4] . $({\text{Co}}_{{84}}{\text{Fe}}_{{16}})$ $({\text{Ni}}_{{80}}{\text{Fe}}_{{20}})$
- Logikai áramkörök , amelyek a modern CMOS áramkörökhöz képest nagyobb teljesítménnyel (jelkésleltetési idő kevesebb, mint 1 ns), alacsonyabb hőelvezetéssel (kapu hőelvezetése 10–17 J) rendelkeznek, és nem befolyásolja az ionizáló sugárzás . [5]

Lásd még

Linkek

Spintronics a " Computerra ", 2005
Spintronics - nanotechnológiai és nanotechnológiával kapcsolatos kifejezések szótára // Rusnano
A Moszkvai Állami Egyetem fizikusai mágnessé változtatták az aranyat, és egy lépést tettek a spintronika felé // RIA Novosti , 2015. október 5.
Spintronics a „ Fekete lyukak ” című tévésorozat számában . Fehér foltok "(2020. december 12-i kiadás)

Irodalom

Ryazanov VV Josephson π-kontakt szupravezető-ferromágnes-szupravezető, mint egy kvantumbit eleme. UFN, 1999. V.169. 8. szám, 920. o.
Ivanov V. A., Aminov T. G., Novotortsev V. M., Kalinnikov V. T. Spintronika és spintronikai anyagok. Izv. AN (Ser.chem.) No. 11, 2004, S.2255-2303
Voronov V.K. , Podoplelov A.V. Fizika az ezredfordulón: Condensed State, M., LKI, 2012, ISBN 978-5-382-01365-7

Prinz GA Spin-polarizált transzport. Physics Today , 1995. Vol.48.. No. 4. P.353.
Maekawa S. (szerk.) Concepts in Spin Electronics, 2006

Jegyzetek

↑ Natalia Leskova. Mágneses szilikén - a jövő elektronikájának anyaga // A tudomány világában . - 2018. - 7. sz . - S. 102-107 .
↑ A fizikusok létrehoztak egy akkumulátor prototípust a hátoldalon // Membrán (webhely)
↑ A szilícium forgási sebességének elektronikus mérése és vezérlése Archiválva : 2011. május 25. a Wayback Machine -nél :: Természet
↑ Az első szilícium alapú spintranzisztor megnyitja az utat a következő generációs elektronika előtt Archiválva : 2011. szeptember 13. a Wayback Machine -nél // Elements - tudományos hírek
↑ A Grandis STT-RAM Access Memory Company "nem felejtő logikát" fog kifejleszteni az amerikai hadsereg számára. Archiválva : 2020. október 25., a Wayback Machine // iXBT.com, 2010. november 20.