Спинтроника

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Спинтроника (Спиновая электроника) — раздел квантовой электроники, занимающийся изучением спинового токопереноса (спин-поляризованного транспорта) в твердотельных веществах, в частности в гетероструктурах ферромагнетик-парамагнетик или ферромагнетик-сверхпроводник.

В таких гетероструктурах источником спин-поляризованных электронов (спин-инжектором) является проводящий ферромагнетик (проводник или полупроводник), обладающий в намагниченном состоянии спонтанной, спиновой упорядоченностью носителей заряда; в ферромагнитных полупроводниках достигаются уровни спиновой поляризации значительно более высокие (до 100 %), чем в металлах (до 10 %). Во внешнем магнитном поле возможно зеемановское расщепление зоны проводимости в полупроводнике с формированием двух зеемановских энергетических подуровней. При инжекции спин-поляризованных электронов в такой полупроводник возможны управляемые переходы как на верхний, так и на нижний уровень, что даёт, в, частности, возможность создания инверсии населённости и, соответственно, генерации когерентного электромагнитного излучения с управлением частоты магнитным полем.

Другие эффекты возникают в джозефсоновских переходах с изолирующим ферромагнетиком: в этом случае возможно управление туннелированием с помощью внешнего магнитного поля.

Применение[править | править вики-текст]

  • Твердотельный аккумулятор без химических реакций, который переводит электрическую энергию в постоянное магнитное поле и обратно (то есть как бы намагничивает током постоянный магнит, а размагничивая его обратно, даёт ток — что раньше считалось невозможным на макроуровне без движущихся частей даже теоретически; однако никакого противоречия с теорией здесь нет, так как движущимися частями тока в аккумуляторе являются элементарные носители спин-поляризованного тока).[1]
  • Электронные компоненты:
    •  Память STT-RAM (Spin Torque Transfer RAM), трековая память (англ.).
    • Спиновые транзисторы, представляющие собой слоистую структуру «ферромагнетик (Co_{84}Fe_{16}) — кремний — ферромагнетик (Ni_{80}Fe_{20}) — кремний с примесями». После прохождения первого ферромагнитного слоя электрический ток приобретает спин-поляризацию, которая частично сохраняется при движении через слой кремния (лучшее значение по состоянию на 2007 год — сохранение спиновой поляризации у 37 % электронов при температуре −73 °C и толщине слоя кремния до 350 мкм [2]), что позволяет управлять значением спинового тока на выходе путем изменения ориентации магнитных полей двух слоев ферромагнетика (см. Гигантское магнитное сопротивление) [3].
    • Логические схемы, обладающие по сравнению с современными CMOS-схемами потенциально более высоким быстродействием (время задержки сигнала менее 1 нс), более низким тепловыделением (тепловыделение вентиля 10−17 Дж) и не подверженные воздействию ионизирующих излучений [4].

Литература[править | править вики-текст]

  • Prinz G.A. Spin-polarized transport. Physics Today, 1995. Vol.48..№ 4. P.353.
  • Рязанов В. В. Джозефсоновский π -контакт сверхпроводник-ферромагнетик-сверхпроводник как элемент квантового бита. УФН, 1999. Т.169. № 8. С.920.
  • Иванов В.А., Аминов Т.Г., Новоторцев В.М., Калинников В.Т. Спинтроника и спинтронные материалы. Изв. АН (Сер.хим.), 2004, № 11, С.2255-2303. 
  • Maekawa S. (Ed) Concepts in Spin Electronics, 2006
  • Воронов В.К., Подоплелов А.В. Физика на переломе тысячелетий: конденсированное состояние, М., ЛКИ, 2012, ISBN 978-5-382-01365-7

Примечания[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «спинтроника»