Spintronika

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 12. prosince 2020; kontroly vyžadují 5 úprav .

Spintronika ( spinová elektronika ) je část kvantové elektroniky , která se zabývá studiem spinového přenosu proudu (spinově polarizovaný transport) v polovodičových zařízeních a odpovídajícím inženýrským oborem. Ve spintronických zařízeních, na rozdíl od konvenčních elektronických zařízení, není energie nebo informace přenášena elektrickým proudem , ale spinovým proudem .

Feromagnetické heterostruktury

Mezi typické systémy, ve kterých jsou možné spintronické efekty, patří zejména heterostruktury feromagnet – paramagnet nebo feromagnet – supravodič .

V takových heterostrukturách je zdrojem spinově polarizovaných elektronů (spinový injektor) vodivý feromagnet (vodič nebo polovodič ), který má v magnetizovaném stavu spontánní spinové uspořádání nosičů náboje; u feromagnetických polovodičů jsou úrovně spinové polarizace výrazně vyšší (až o 100 %) než u kovů (až o 10 %). Ve vnějším magnetickém poli je Zeemanovo rozdělení vodivostního pásu v polovodiči možné s vytvořením dvou podúrovní Zeemanovy energie. Když jsou spinově polarizované elektrony injektovány do takového polovodiče, jsou možné řízené přechody na horní i spodní úroveň, což umožňuje zejména vytvořit populační inverzi a v důsledku toho generovat koherentní elektromagnetické záření s frekvenčním řízením pomocí magnetické pole.

Další efekty vznikají v Josephsonových spojích s izolačním feromagnetem: v tomto případě lze tunelování ovládat pomocí vnějšího magnetického pole.

Je možné použít i struktury na bázi silicenu [1]

Aplikace

Pevná baterie bez chemických reakcí , která přeměňuje elektrickou energii na konstantní magnetické pole a naopak (to znamená, že magnetizuje permanentní magnet proudem a demagnetizuje jej zpět, dává proud - což bylo dříve považováno za nemožné na makro úrovni bez pohybu části, a to i teoreticky, zde však není žádný rozpor s žádnou teorií, protože pohyblivé části proudu v baterii jsou elementárními nositeli spinově polarizovaného proudu). [2]
Elektronické komponenty:
- Typ počítačové paměti STT-MRAM ( Spin Torque Transfer MRAM ), paměť stopy .
- Spin tranzistory , které jsou vrstvenou strukturou "feromagnet - křemík - feromagnet - křemík s nečistotami". Elektrický proud po průchodu první feromagnetickou vrstvou získává spinovou polarizaci, která je částečně zachována při pohybu přes křemíkovou vrstvu (nejlepší hodnota z roku 2007 je zachování spinové polarizace pro 37 % elektronů při teplotě −73 ° C a tloušťkou vrstvy křemíku až 350 μm [ 3] ), což umožňuje řídit hodnotu spinového proudu na výstupu změnou orientace magnetických polí dvou vrstev feromagnetika (viz Obří magnetický odpor ) [4] . $({\text{Co}}_{{84}}{\text{Fe}}_{{16}})$ $({\text{Ni}}_{{80}}{\text{Fe}}_{{20}})$
- Logické obvody , potenciálně disponující ve srovnání s moderními CMOS obvody vyšším výkonem (doba zpoždění signálu menší než 1 ns), nižším odvodem tepla (hradlovým odvodem tepla 10 −17 J) a neovlivňovány ionizujícím zářením . [5]

Viz také

Odkazy

Spintronics na " Computerra ", 2005
Spintronika - slovník nanotechnologických a nanotechnologií souvisejících pojmů // Rosnano
Fyzici z Moskevské státní univerzity proměnili zlato v magnet a udělali krok ke spintronice // RIA Novosti , 5. října 2015
Spintronics ve vydání televizního seriálu „ Černé díry. Bílé skvrny "(vydání z 12. prosince 2020)

Literatura

Ryazanov VV Josephson π-kontaktní supravodič-feromagnet-supravodič jako prvek kvantového bitu. UFN, 1999. V.169. č. 8. P. 920.
Ivanov V. A., Aminov T. G., Novotortsev V. M., Kalinnikov V. T. Spintronika a spintronické materiály. Izv. AN (Ser.chem.) č. 11, 2004, S.2255-2303
Voronov V.K. , Podoplelov A.V. Fyzika na přelomu tisíciletí: kondenzovaný stav, M., LKI, 2012, ISBN 978-5-382-01365-7

Prinz GA Spinově polarizovaný transport. Physics Today , 1995. Vol.48.. č. 4. S.353.
Maekawa S. (Ed) Concepts in Spin Electronics, 2006

Poznámky

↑ Natalia Lesková. Magnetický silicene - materiál elektroniky budoucnosti // Ve světě vědy . - 2018. - č. 7 . - S. 102-107 .
↑ Fyzici vytvořili prototyp baterie na zadní straně // Membrána (web)
↑ Elektronické měření a řízení rotačního transportu v křemíku Archivováno 25. května 2011 na Wayback Machine :: Nature
↑ První spinový tranzistor na bázi křemíku připravuje cestu pro elektroniku nové generace Archivováno 13. září 2011 na Wayback Machine // Elements - science news
↑ Společnost Grandis Access Memory STT-RAM vyvine „Non-Volatile Logic“ pro americkou armádu Archivováno 25. října 2020 na Wayback Machine // iXBT.com, 20. listopadu 2010