News image News image News image News image News image News image News image News image


Спинтроника
Нанотехнологии как наука - Нанотехнологии как наука

спинтроника

Тепло, еще теплее…

Спинтроника рождалась постепенно, и, хотя это произошло недавно, проследить ее истоки достаточно сложно. Во всяком случае, в 70-е, когда по России и Франции прокатилась интенсивнейшая волна экспериментальных и теоретических исследований спиновых явлений [1], слово “спинтроника” еще не существовало. И хотя во французском комедийном романе “Литератрон” [2] окончание “…трон” приделывалось почти ко всем мыслимым существительным, преобразовывать слова в женский род не догадались, несмотря на числящееся за французами легкомыслие.

В достаточно подробном современном обзоре по спинтронике [3] возникновение самого термина “спинтроника” относят к 1996 г. Авторство слова приписывают S.A.Wolf’у, который этим удачным термином запустил первые исследовательские программы DARPA по спиновой тематике. (DARPA - агентство по оборонным исследованиям США, Defense Advanced Research Projects Agency). С тех пор спинтроника – достойный раздел физики конденсированного состояния, представленный на полупроводниковых и магнитных конференциях, и, одновременно, источник надежды для тех, кто близко и всерьез воспринимает естественные ограничения электроники традиционной. Так что и здесь вначале было слово.

В обсуждаемой работе [4] новых слов не придумано. Работа интересна именно как продвижение спинтроники в практику, как шаг на пути превращения красивой области науки в нечто практически полезное. При этом авторы работы [4] попытались продвинуться сразу по двум критически важным направлениям.

Во-первых, они оставили в стороне материалы экзотические и даже не очень экзотические, и остановились на кремнии. Почему – вопрос отдельный. Вся современная электроника, за исключением фотоники и некоторых специальных устройств, сделана на кремнии. Кроме того, у кремния слабое спин-орбитальное взаимодействие, что приводит к большим временам существования электронного спина. Представляется, однако, что второй аргумент не основной. Малое спин-орбитальное взаимодействие действительно увеличивает время жизни спина, но в той же мере затрудняет управление им и его детектирование. Скорее, кремний выбран из-за необходимости в конечном итоге подстроиться под уже существующие технологии, чтобы была возможность вписаться в мировую электронную индустрию. Последние аргументы более существенны, хотя, возможно, не столь возвышенны и наукообразны.

Во-вторых, спинтронике нужно научиться работать при комнатных температурах. При низких температурах существует много удивительного и потенциально полезного, та же сверхпроводимость, например. В свое время, в 60-70 годы лозунг “… еще теплее” был актуален именно по отношению к сверхпроводящим материалам, и подъем Тс на каждую десятую градуса был интернациональным праздником в мире науки. 80-е подарили высокотемпературную сверхпроводимость, температура перехода забралась выше 100К. И что? Кто-нибудь уже видел поезда на сверхпроводящей подвеске, которые не будут разбивать рельсовый путь и ездить почти без затрат энергии? Увы, трезвая экономика не принимает чудес. Нужна комнатная температура.

В обсуждаемой работе [4] авторы сознательно ограничились комнатной температурой. При этом были успешно реализованы все три необходимые для спинтроники стадии работы: 1) инжекция спин-поляризованных электронов из ферромагнитного контакта в кремний, 2) управление спиновым током, 3) измерение спинового тока. Успеху во многом способствовало использование туннельного барьера из Al2O3 между ферромагнетиком и кремнием (см.рис.). Помимо высокой рабочей температуры, в [4] впервые осуществлена инжекция спинов в кремний как n-типа, так и p-типа. При этом степень спиновой поляризации достигала 4.6% (в предыдущих работах – намного меньше 1%). Длина спиновой диффузии составила 310 нм для электронов и 230 нм для дырок, что уже достаточно для конкретных применений.

Профиль энергетических зон в кремнии n-типа вблизи границы с ферромагнитным контактом.

Правда, хотелось бы предостеречь от избыточного оптимизма. Сигнал от рекордного количества накопленных спинов составил всего 1.4мВ, что явно недостаточно для приборных применений, да и то, для того, чтобы этот сигнал выделить, нужно приложить к образцу внешнее магнитное поле порядка 0.1 Тл.

Так что основная идея статьи [4] вполне укладывается в каноническую формулировку детской игры, когда окружающие хором комментируют постепенное приближение к цели одного из играющих “...тепло…еще теплее…”. Интересно, что в данном случае формулировка подходит буквально – именно достижение более высоких температур и есть основной положительный результат обсуждаемой работы. Но как знать, может в этом небольшом достижении и есть залог того, что спинтроника когда-нибудь выйдет за пределы игры.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Применение нанотехнологий

Наноавтомобиль

News image

Для многих из нас 1985 год запомнился как год, когда наша страна, тогда еще именовавшая се...

В масштабе нанометров даже не ядовитое

News image

Башни главного калибра размером в 500 нм на поверхности кристалла AlGaAs Арман Розенбери, Рон Тонуччи и ...

Еще раз про кремниевую спинтронику

News image

Демонстрация инжекции спин-поляризованного тока в кремний и – далее – в светодиод из GaAs. На протяжении не...

Прорыв в солнечной энергетике? Во всяком

News image

Коммерчески успешные технологии в любой области могут возникнуть различными путями. Иногда они появляются на базе пр...

Наномагнитные метаматериалы – новая техн

News image

Плащ-невидимка в стиле Гарри Поттера стал на один шаг ближе к действительности благодаря разработке команды уч...

Даже лед подчинился нанотехнологам

News image

С использованием нанотехнологий разработано принципиально новое антиобледенительное средство для защиты от наледи на дорогах, линиях эл...

Навигация и управление

News image

Компания Crossbow, специализирующаяся на разработке различных электронных устройств, выпустила систему навигации NAV420, которая позволяет управлять во...

Нанотехнологии на вашей кухне

News image

О потенциальной опасности традиционных антипригарных покрытий и подобных им PTFE-покрытий в России начали писать в на...

Новости нанотехнологий

Кремниевые нанотрубки выращивают без применения золота

Кремниевые нанопроволоки помогут уменьшить размеры микрочипов. Ученые из Института Физики микроструктур Макса Планка в Галле впервые разработали нанопроволоки на кре...

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из графена желаемой формы оказалась подвластна капелькам воды – о пластичности графеновых наноструктур сообщают химики из...

Влияние полярности электрического поля на рост вертикал

Одно из наиболее перспективных направлений использования углеродных нанотрубок (УНТ) связано с разработкой холодных полевых эмиттеров на их основе. Уникальные особенности та...

Наноальтернатива таблеткам

  Одним из первых медицинских применений нанотехнологии стало разработанное учеными из США быстродействующее лекарство от импотенции, которое сможет соперничать таблетками Частицы препарата ...

Композиты медицинские «MBM — ЛН»

Справка о применении в клинической практике композитного материала «MBM — ЛН» Композитный материал «MBM — ЛН» представляет собой ткань черного цвета. Развитая по...

More in: Технологии, Наноматериалы, Наномедицина, НаноТехника , Новости

Популярные заметки:

Космический лифт и нанотехнологии

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на...

Социальные розетки для доступа в интернет и вызова мили

Способ обеспечить всех желающих москвичей Интернетом и проводным телевидением нашли столичные связисты. Сделать это планируется с помощью существующей городской радиосети. До...

Инновационный термометр поможет физикам, работающим со

Когда физики стремятся охладить атомы до еще более низких температуры, они сталкиваются с непростой задачей по разработке новых, более надежных сп...

Ветряные двигатели для домашнего использования работают

Леверкузен (Германия). Небольшие, очень прочные и ультралегкие Baytubes - углеродные нанотрубки производства компании Байер - дают отличные возможности для ветроэнергетики. Он...

Рисуйте атомами!

Прошло немало времени с тех пор, как с помощью туннельного микроскопа была выложена надпись IBM из отдельных атомов, но умы уч...

Your are currently browsing this site with Internet Explorer 6 (IE6).

Your current web browser must be updated to version 7 of Internet Explorer (IE7) to take advantage of all of template's capabilities.

Why should I upgrade to Internet Explorer 7? Microsoft has redesigned Internet Explorer from the ground up, with better security, new capabilities, and a whole new interface. Many changes resulted from the feedback of millions of users who tested prerelease versions of the new browser. The most compelling reason to upgrade is the improved security. The Internet of today is not the Internet of five years ago. There are dangers that simply didn't exist back in 2001, when Internet Explorer 6 was released to the world. Internet Explorer 7 makes surfing the web fundamentally safer by offering greater protection against viruses, spyware, and other online risks.

Get free downloads for Internet Explorer 7, including recommended updates as they become available. To download Internet Explorer 7 in the language of your choice, please visit the Internet Explorer 7 worldwide page.