Wichtiger Fortschritt für die Spintronik: Ein Spinverstärker für den Einsatz bei Raumtemperatur

Wichtiger Fortschritt für die Spintronik: Ein Spinverstärker für den Einsatz bei Raumtemperatur
Anonim

von der Universität Linköping

Adv. Mater. 2012, DOI 10.1002 / adma.20120597 ">

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Ein grundlegender Eckpfeiler für die bisher fehlende Spintronik wurde von einem Team von Physikern an der Universität Linköping in Schweden erbaut. Es ist der weltweit erste Spin-Verstärker, der bei Raumtemperatur verwendet werden kann.

Große Hoffnungen wurden auf die Spintronik als nächsten großen Paradigmenwechsel im Bereich der Elektronik gesetzt. Die Spintronik kombiniert die Mikroelektronik, die auf der Ladung von Elektronen beruht, mit dem Magnetismus, der im Spin der Elektronen entsteht. Dies legt den Grundstein für völlig neue Anwendungen, die die Fantasie anregen. Das Wort "Spin" soll beschreiben, wie sich Elektronen drehen, ähnlich wie sich die Erde um ihre eigene Achse dreht.

Um die Theorie in die Praxis umzusetzen, müssen diese sehr schwachen Signale verstärkt werden. Anstelle von Transistoren, Gleichrichtern usw. werden die Bausteine ​​der Spintronik von Dingen wie Spinfiltern, Spinverstärkern und Spindetektoren gebildet. Durch die Regulierung und Steuerung des Elektronenspins können Daten dichter gespeichert und um ein Vielfaches schneller und energieeffizienter verarbeitet werden als mit der heutigen Technologie.

2009 präsentierte eine LiU-Gruppe der Abteilung für funktionales elektronisches Material unter der Leitung von Professor Weimin Chen einen neuartigen Spinfilter, der bei Raumtemperatur arbeitet. Der Filter lässt Elektronen mit der gewünschten Spinrichtung durch und filtert die anderen heraus. Diese Funktion ist für den Bau neuer Bauteiltypen wie Spin-Dioden und Spin-Laser von entscheidender Bedeutung.

Nun hat dieselbe Gruppe in Zusammenarbeit mit Kollegen aus Deutschland und den USA einen Artikel in der hochrangigen Zeitschrift Advanced Materials veröffentlicht , in dem sie einen effektiven Spinverstärker auf der Basis eines nichtmagnetischen Halbleiters vorstellen. Die Verstärkung erfolgt durch absichtliche Defekte in Form von zusätzlichen Galliumatomen, die in eine Legierung aus Gallium, Indium, Stickstoff und Arsen eingebracht werden.

Eine Komponente dieser Art kann an einer beliebigen Stelle auf einem Spin-Transportweg angeordnet werden, um Signale zu verstärken, die auf dem Weg geschwächt wurden. Durch die Kombination mit einem Spin-Detektor ist es möglich, auch extrem schwache Spinsignale auszulesen.

"Es ist ein Fortschritt, der den Weg für eine Lösung des Problems der Kontrolle und Detektion des Elektronenspins bei Raumtemperatur ebnet, das eine Voraussetzung für den Durchbruch der Spintronik darstellt", sagt Weimin Chen.