Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Впервые продемонстрирована передача спинового тока при комнатной температуре
(иллюстрация S. Dushenko et al.).

Схема эксперимента: спин-поляризованные электроны со спином, выравненным в одном направлении магнитным полем, под действием микроволн накачивались из ферромагнетика (Py) в германий (n-Ge) и переходили в полоску немагнитного металла (Me soi)

Впервые продемонстрирована передача спинового тока при комнатной температуре

Ключевые слова:  Physical Review Letters, Проводник, Спин-насос, Спиновый ток, Спинтроника

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

02 июня 2015

Спинтроника — раздел квантовой механики о переносе спинового тока в твердотельных веществах. Она возникла всего два десятилетия назад, между тем будущее этой зарождающейся технологии выглядит многообещающим.

Есть надежда, что использование спин-поляризованных электронов поможет уменьшить размер и эффективность устройств, а направление спина можно будет использовать для хранения и передачи информации в квантовых компьютерах будущего. Однако для практической реализации этих идей учёным предстоит решить главную проблему: из-за эффекта спин-орбитального взаимодействия спин электронов быстро меняется при прохождении через большинство материалов. Дело в том, что даже в твёрдом веществе положительно заряженные атомы слабо движутся и создают магнитные поля, которые меняют направление спина пролетающего меж них электрона.

К счастью, некоторые полупроводники, такие как кремний и германий, демонстрируют крайне слабое спин-орбитальное взаимодействие. Поэтому их свойства спинового токопереноса вызывают у физиков повышенное внимание.

Проблема в том, что ток, чтобы он пошёл внутри проводника, ещё нужно "ввести внутрь". А сделать это в данном случае не так просто. Для этого можно использовать источник света с круговой поляризацией, которая совпадает со спин-поляризацией электронов. Когда такой свет направлен на проводник, он как бы подталкивает электроны на границе.

Правда, наличие не самой простой с технической точки зрения "лампы" плохо сочетается с небольшими размерами потенциальных устройств. Поэтому учёные предпочитают использовать в качестве источника тока ферромагнетики, испускающие электроны прямо внутрь проводника. Но и здесь есть свои трудности. На практике различные взаимодействия на границе двух материалов разрушают большую часть спинов и лишь немногие электроны с "сохранёнными данными" проходят дальше.

Предыдущие работы уже продемонстрировали возможность передачи спинового тока в германиевом полупроводнике при сверхнизких температурах, когда колебательное движение атомов, а следовательно, и спин-орбитальное взаимодействие с электронами минимально. Впрочем, такие условия вряд ли понравятся пользователям устройств, основанных на новой технологии. В идеале гаджет должен функционировать при комнатной температуре.

Несколько групп учёных уже пытались показать, что спин-поляризованные электроны можно вводить и передавать внутри германия даже при комнатной температуре. Однако их результаты не были признаны достоверными из-за трудностей при проведении экспериментов. Теперь физики Сергей Душенко из Университета Осаки (Osaka University) и Масаси Сираиси (Masashi Shiraishi) из Университета Киото использовали микроволновый спин-насос, чтобы передать спиновый ток внутрь германиевого проводника при 18 градусах по Цельсию. Для эксперимента учёные использовали плоскую пластину германия на кремниевой подложке.

На одном её конце исследователи поместили полоску ферромагнетика из железно-никелевого сплава, а на другом кусок немагнитного металла. С помощью внешнего магнитного поля учёные выравнивали спин в сплаве в одном направлении, а затем, воздействуя на ферромагнетик микроволновым излучением, заставляли спиновый ток протекать через германий в направлении немагнитной пластинки. Там его измеряли с помощью прибора, регистрирующего поляризацию спина.

Расстояние между двумя концами полупроводника, которое успешно преодолели спин-поляризованные электроны, составило всего 660 нанометров. В то же время это гораздо больше расстояния между элементами интегральных микросхем, что допускает использование нового подхода для передачи информации в электронных (точнее, спинтронных) устройствах будущего.

Добавим, что, когда физики охладили материал до -140 градусов по Цельсию, расстояние, которое могли преодолеть электроны, увеличивалось вдвое.

Подробнее с результатами работы можно познакомиться в статье, опубликованной в издании Physical Review Letters.


Источник: Вести.Наука




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Сундук на дне морском
Сундук на дне морском

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ» (Интересные научные события 2020 года от Американского физического общества (APS): Новый век сверхпроводимости. Магические углы в графене. Новые рекорды LIGO и Virgo: сверхмассивные и асимметричные слияния черных дыр. Свет от темной материи в эксперименте Xenon. Чего не хватает для создания квантового интернета? Коперниканский переворот в нейронных сетях. Червякомешалка. Вселенский метроном и предел точности атомных часов. Благородные металлы и графен против токсичных газов. Мультиферроик с ферродолинным упорядочением. Борные сенсоры азотосодержащих загрязнителей.

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume11/11-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

С Новым годом!
Дорогие друзья и коллеги!
Поздравляем с наступающим 2021 годом!
Желаем всем хорошего настроения и здоровья, удачи во всем и новых достижений!

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.