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

 

Микроэмо
Микроэмо

VIII Международная Конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов»
VIII Международная Конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (http://dfmn.imetran.ru/) пройдет в Москве (ИМЕТ РАН) с 19 по 22 ноября 2019 г. В рамках Конференции пройдет Молодежная школа-конференция.

Более 770 площадок пожелали присоединиться к Всероссийскому химическому диктанту с международным участием 18 мая
Более 770 площадок подали заявки на участие во II Всероссийском химическом диктанте, который в этом году пройдет с международным участием 18 мая в 13:00. Мероприятие организовано Московским государственным университетом имени М.В. Ломоносова, Химическим факультетом МГУ и корпорацией «Российский учебник» при поддержке Ассоциации учителей и преподавателей химии.

Найдены превращающие свет в электричество камни
Ученые обнаружили возникновение электрического тока в неорганических системах, что напоминает первые этапы усваивания энергии Солнца бактериями и растениями в процессе фотосинтеза. Открытое явление протекает в различных минералах и почвах. В отличие от обычного фотосинтеза, в данном случае участвуют только неорганические соединения, которые не имеют отношения к деятельности живых форм.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2019 году
Семенова Анна Александровна
21-24 мая 2019 года в лабораторном корпусе Б пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками ФНМ МГУ.

«Наука открывает огромные просторы для творчества»
Яна Хлюстова, Екатерина Мищенко
Об олимпиадах школьников и начале научного пути в интервью Indicator.Ru рассказала Екатерина Жигилева, студентка второго курса химического факультета МГУ им. Ломоносова.

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
Семенова Анна Александровна
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

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!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.