|
Впервые продемонстрирована передача спинового тока при комнатной температуре
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
http://www.vesti.ru/doc.html?id=2612268
|
