| www.kurzweilai.net

Створено перший в світі високоефективний спін-підсилювач, що працює при кімнатній температурі

Спінтроніка є дуже перспективною технологією, яка в майбутньому може стати заміною сучасній електроніці. Точніше, не заміною, а істотним розширенням, що дозволяє пристроям комбінувати принципи сучасної мікроелектроніки, що використовує рух електронів, з ефектами магнетизму, виникаючими внаслідок обертання електронів навколо своєї осі. Але перетворення теорії і лабораторних експериментів в практику вимагає розробки єлектронних пристроїв, здатних посилювати і оперувати слабкими сигналами, таких як спін-фільтри, спін-підсилювачі та спін-детектори. Команді вчених з університету Лінчепінг (Linkoping University, LiU) вдалося створити один із ключових елементів майбутніх спінтронних пристроїв, перший в світі високоефективний спін-підсилювач, здатний працювати при кімнатній температурі.

Керуючи і контролюючи обертання електронів, в теорії можна буде створити пристрої зберігання інформації, що мають значення показника щільності зберігання у багато разів більше за аналогічні показники сучасних електронних пристроїв. А обчислювальні вузли, засновані на спінтроніці, зможуть обробляти інформацію у багато разів швидше, ніж найпотужніші сучасні процесори, споживаючи при цьому мізерну кількість енергії.

Ще в 2009 році група вчених з Відділу функціональних електронних матеріалів (Department of Functional Electronic Material) LiU, очолювана професором Веіміном Ченом (Professor Weimin Chen), продемонструвала абсолютно новий тип спін-фільтра, який міг працювати при кімнатній температурі. Цей фільтр пропускає електрони, які мають необхідний напрям обертання, тобто спін. Існування такого пристрою вкрай важливо для створення більш складних спін-компонентів, таких як спін-діоди і спін-лазери.

Тепер, ці ж вчені, у співпраці з колегами з Німеччини та Сполучених Штатів, розробили новий спін-підсилювач, що працює при кімнатній температурі, в основі якого лежить спеціальний антимагнітний напівпровідниковий матеріал. Посилення спін-сигналу відбувається за рахунок штучних дефектів кристалічної решітки складного сплаву галію-індію-азоту-миш’яку, які виходять за рахунок введення додаткових атомів галію. Підсилювальні компоненти такого типу будуть використовуватися для посилення спін-сигналів, ослаблих під час передачі цих сигналів. Комбінуючи ці компоненти зі спін-детектором, можна отримати пристрій, здатний детектувати навіть найслабші спін-сигнали, подібно до того, як це робиться в електроніці із звичайними електричними сигналами.

"Наше досягнення відкриває шлях для вирішення проблеми управління і детектування обертанням електронів при кімнатній температурі. А все це разом є передумовою для швидкого прориву в області спінтроніки" - заявив професор Чен.

A schematic picture of the defect-engineered spin amplifier demonstrated in this work. The wave pattern symbolizes the time variation of the spin signal, namely the difference between the numbers of spin-up and spin-down electrons. The red and blue arrows represent the period with more spin-up and spin-down electrons, respectively. The amplitude of the wave reflects the strength of the spin signal, which is weak before entering the spin amplifier but becomes stronger when exiting. The yellow balls indicate the defects that have enabled the spin-amplification functionality of a non-magnetic semiconductor, each with a spin-polarized localized electron (indicated by the red and blue arrows). The spin direction of this localized electron rapidly follows the sign of the input spin signal, which serves to only attract and remove the incoming electrons with an undesired spin orientation. This leads to a significant enhancement in the spin polarization of the electrons passing the spin amplifier, giving rise to a strongly amplified output spin signal that has truthfully cloned the exactly same time-varying function and thus the spin-encoded information of the input spin signal. (Credit: Linköping University)

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль