Spintroniikka
Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 12. joulukuuta 2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 5 muokkausta .Spintroniikka ( spin-elektroniikka ) on kvanttielektroniikan osa, joka käsittelee spin -virransiirron (spin-polarisoidun kuljetuksen) tutkimusta solid-state- laitteissa ja vastaavaa tekniikan alaa. Spintronisissa laitteissa, toisin kuin tavanomaisissa elektronisissa laitteissa, energiaa tai informaatiota ei kuljeta sähkövirran , vaan spinvirran avulla .
Ferromagneettiset heterorakenteet
Tyypillisiä järjestelmiä, joissa spintronivaikutukset ovat mahdollisia, ovat erityisesti ferromagneetti - paramagneetti tai ferromagneetti - suprajohde - heterorakenteet .
Tällaisissa heterorakenteissa spin-polarisoituneiden elektronien lähde (spin-injektori) on johtava ferromagneetti (johdin tai puolijohde ), jolla on magnetoidussa tilassa spontaani, spin-järjestys varauksenkantajat; ferromagneettisissa puolijohteissa spinpolarisaatiotasot ovat huomattavasti korkeammat (jopa 100 %) kuin metalleissa (jopa 10 %). Ulkoisessa magneettikentässä puolijohteen johtavuuskaistan Zeeman-jako on mahdollista muodostamalla kaksi Zeeman-energia-alatasoa. Kun spin-polarisoituja elektroneja injektoidaan tällaiseen puolijohteeseen, kontrolloidut siirtymät sekä ylemmälle että alemmalle tasolle ovat mahdollisia, mikä mahdollistaa erityisesti populaation inversion luomisen ja vastaavasti koherentin sähkömagneettisen säteilyn tuottamisen taajuuden ohjauksella magneettikenttä.
Muita vaikutuksia syntyy Josephsonin liitoksissa eristävällä ferromagneetilla: tässä tapauksessa tunnelointia voidaan ohjata ulkoisen magneettikentän avulla.
On myös mahdollista käyttää silseeniin perustuvia rakenteita [1]
Sovellus
- Puolijohdeakku ilman kemiallisia reaktioita , joka muuttaa sähköenergian vakiomagneettikenttään ja päinvastoin (eli magnetoi kestomagneetin virralla ja demagnetoi sen takaisin, antaa virran - mitä pidettiin aiemmin mahdottomaksi makrotasolla liikkumatta osat, jopa teoreettisesti; tässä ei kuitenkaan ole ristiriitaa teorian kanssa, koska akussa olevat virran liikkuvat osat ovat spin-polarisoidun virran peruskantajia). [2]
- Elektroniset komponentit:
- Tietokoneen muistityyppi STT -MRAM ( Spin Torque Transfer MRAM ), raitamuisti .
- Spin - transistorit , jotka ovat kerrosrakenne "ferromagneetti - pii - ferromagneetti - pii epäpuhtauksilla". Kun sähkövirta on kulkenut ensimmäisen ferromagneettisen kerroksen läpi, se saa spinpolarisaation, joka säilyy osittain piikerroksen läpi liikkuessaan (paras arvo vuodesta 2007 on spinpolarisaation säilyminen 37 %:lla elektroneista lämpötilassa -73° C ja piikerroksen paksuus jopa 350 μm [3] ), jonka avulla voit ohjata spin-virran arvoa lähdössä muuttamalla ferromagneetin kahden kerroksen magneettikenttien suuntausta (katso Jättimäinen magneettivastus ) [4] .
- Logiikkapiirit , joilla saattaa olla nykyaikaisiin CMOS - piireihin verrattuna parempi suorituskyky (signaalin viiveaika alle 1 ns), pienempi lämmönhäviö (portin lämpöhäviö 10–17 J) ja ionisoiva säteily ei vaikuta niihin . [5]
Katso myös
Linkit
- Spintroniikka " Computerrassa ", 2005
- Spintronics - nanoteknologian ja nanoteknologiaan liittyvien termien sanakirja // Rusnano
- Moskovan valtionyliopiston fyysikot muuttivat kullasta magneetiksi ja ottivat askeleen kohti spintroniikkaa // RIA Novosti , 5. lokakuuta 2015
- Spintronics tv-sarjan numerossa ” Mustat aukot. Valkoiset täplät "(julkaisu 12.12.2020)
Kirjallisuus
- Ryazanov VV Josephson π-kosketussuprajohde-ferromagneetti-suprajohde kvanttibitin elementtinä. UFN, 1999. V.169. Nro 8, s. 920.
- Ivanov V. A., Aminov T. G., Novotortsev V. M., Kalinnikov V. T. Spintroniikka ja spintroniikkamateriaalit. Izv. AN (Ser.chem.) No. 11, 2004, S.2255-2303
- Voronov V.K. , Podoplelov A.V. Fysiikka vuosituhannen vaihteessa: Condensed State, M., LKI, 2012, ISBN 978-5-382-01365-7
- Prinz GA Spin-polarisoitu kuljetus. Physics Today , 1995. Vol.48.. No. 4. P.353.
- Maekawa S. (Toim.) Concepts in Spin Electronics, 2006
Muistiinpanot
- ↑ Natalia Leskova. Magneettinen silikeeni - tulevaisuuden elektroniikan materiaali // Tieteen maailmassa . - 2018. - Nro 7 . - S. 102-107 .
- ↑ Fyysikot ovat luoneet akun prototyypin selkäpuolelle // Membrane (verkkosivusto)
- ↑ Piin pyörimisen elektroninen mittaus ja ohjaus Arkistoitu 25. toukokuuta 2011 Wayback Machinessa :: Luonto
- ↑ Ensimmäinen piipohjainen pyörivä transistori tasoittaa tietä seuraavan sukupolven elektroniikalle Arkistoitu 13. syyskuuta 2011 Wayback Machinessa // Elements - tiedeuutisia
- ↑ STT-RAM Access Memory Company Grandis kehittää "haihtumatonta logiikkaa" Yhdysvaltain armeijalle Arkistoitu 25. lokakuuta 2020 Wayback Machinessa // iXBT.com, 20. marraskuuta 2010