5/26/2018 Spin Tronic

1/3

Spintronics adalah sebuah teknologi baru yang memanfaatkan properti kuantum elektron dikenal

sebagai spin. Setiap spin elektron berorientasi pada salah satu dari hanya dua arah - naik atau turun -

dan perangkat spintronics memanfaatkan properti ini untuk penyimpanan informasi dan operasi

logika.

Dalam bahan yang paling ada jumlah yang sama elektron dengan berputar ke atas dan spin down.

Perangkat spintronics biasanya menggabungkan bahan magnetik, karena mereka memiliki lebih

banyak elektron dengan arah spin satu dari yang lain.

Uji

Sebuah perangkat spintronics sederhana ditunjukkan pada gambar di atas. Ini terdiri dari dua kontak

magnetik (berlabel Co) dipisahkan oleh sebuah spacer non-magnetik (berlabel Cu). Arus listrik

memasuki perangkat dari kiri terdiri spin up dan spin down elektron. Ketika saat ini mengalir melalui

kontak magnetik pertama, spin yang berorientasi pada arah yang sama dengan mayoritas berputar

dalam kontak lebih mudah untuk lulus. Arus memasuki non-magentic spacer kemudian terdiri dari

jumlah yang tidak sama spin up dan spin down elektron - itu dikatakan spin terpolarisasi. Spin-

terpolarisasi saat ini maka kejadian di kontak magnetik kedua. Jika dua lapisan magnetik berorientasi

secara paralel, maka sebagian besar berputar di saat ini juga merasa lebih mudah untuk melewati

kontak feromagnetik kedua. Namun, jika kedua kontak magnetik berorientasi berlawanan satu sama

lain maka sebagian elektron dalam arus merasa lebih sulit untuk melewati kontak kedua. Hambatan

dari perangkat karena itu ditentukan oleh orientasi relatif dari dua lapisan magnet - rendah ketika

mereka sejajar dan tinggi ketika mereka antiparalel. Ini adalah dasar dari GMR - teknologi dasar yang

mendukung hard-drive membaca kepala. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang GMR ikuti link ini

....

Albert Fert menerima gelar doktor kehormatan dari University of Leeds

Keberhasilan spintronics penelitian selama dekade terakhir dapat diukur dengan komersialisasi cepat

dari generasi pertama dari perangkat spintronics dalam industri penyimpanan data dan selanjutnya

digarisbawahi oleh penghargaan dari Hadiah Nobel untuk Fisika Albert Fert (atas) dan Peter

Grunberg untuk pekerjaan mereka pada GMR. Beberapa tahun terakhir telah melihat perkembangan

lebih lanjut menarik termasuk efek Hall berputar, transfer spin-torque dan jarak jauh transportasi

spin koheren dalam bahan berbasis karbon baru. Penemuan-penemuan ini telah muncul sebagai

akibat dari kegiatan di sekitar perangkat spintronic generasi pertama, tapi akan menentukan arah

masa depan lapangan. Tantangan baru dalam spintronics yang kita anggap paling menarik adalah

manipulasi spin tunggal dalam elektronik, generasi dan kontrol arus spin murni, dan aplikasi ini

untuk penelitian informasi kuantum.

Publikasi Cetakan Grup telah menjawab pertanyaan-pertanyaan utama di bidang spintronics melalui

kemampuannya untuk deposit lapisan ultrathin dengan berbagai cara. Untuk mempelajari lebih

lanjut tentang kelompok spintronics riset klik di sini

5/26/2018 Spin Tronic

2/3

Spintronics , atau spin elektronik , mengacu pada studi tentang peran yang dimainkan oleh elektron (

dan lebih umum nuklir ) berputar dalam fisika keadaan padat , dan perangkat yang mungkin yang

secara khusus mengeksploitasi sifat spin bukan atau di samping untuk mengisi derajat kebebasan .

Misalnya, relaksasi berputar dan transportasi spin dalam logam dan semikonduktor yang menarik

penelitian fundamental tidak hanya karena masalah fisika solid state dasar , tetapi juga untuk

potensi fenomena ini telah menunjukkan memiliki teknologi elektronik ( beberapa review singkat ) .

Prototipe perangkat yang sudah digunakan dalam industri sebagai kepala membaca dan sel memori

penyimpanan adalah raksasa - magnetoresistive ( GMR ) struktur sandwich yang terdiri dari bolak

lapisan logam feromagnetik dan bukan magnetik . Tergantung pada orientasi relatif magnetisasi di

lapisan magnetik , perlawanan perangkat berubah dari kecil ( kemagnetan paralel) sampai besar (

magnetisasi antiparalel ) . Perubahan resistensi ( juga disebut magnetoresistance ) digunakan untuk

merasakan perubahan dalam medan magnet . Upaya terbaru dalam teknologi GMR juga telah

melibatkan perangkat magnet persimpangan terowongan di mana arus tunneling tergantung pada

orientasi spin dari elektroda .

Upaya saat ini dalam merancang dan manufaktur perangkat spintronic melibatkan dua pendekatan

yang berbeda . Yang pertama adalah menyempurnakan teknologi GMR berbasis ada dengan baik

mengembangkan bahan-bahan baru dengan polarisasi spin besar elektron atau membuat perbaikan

atau variasi dalam perangkat yang ada yang memungkinkan untuk lebih baik penyaringan spin.

Upaya kedua , yang lebih radikal , berfokus pada menemukan cara baru dari kedua generasi dan

pemanfaatan arus spin- terpolarisasi . Ini termasuk penyelidikan transportasi spin dalam

semikonduktor dan mencari cara di mana semikonduktor dapat berfungsi sebagai polarizer berputar

dan katup spin. Pentingnya upaya ini terletak pada kenyataan bahwa perangkat berbasis logam yang

ada tidak memperkuat sinyal ( meskipun mereka sukses switch atau katup ) , sedangkan

semikonduktor berbasis perangkat spintronic pada dasarnya dapat memberikan amplifikasi danmelayani , secara umum , seperti multi-fungsional perangkat . Bahkan mungkin lebih penting , itu

akan menjadi jauh lebih mudah bagi perangkat berbasis semikonduktor untuk diintegrasikan dengan

teknologi semikonduktor tradisional .

Meskipun ada keuntungan yang jelas untuk memperkenalkan semikonduktor dalam aplikasi

spintronic baru , banyak pertanyaan dasar yang berkaitan dengan menggabungkan semikonduktor

dengan bahan lain untuk menghasilkan teknologi spintronic layak tetap terbuka . Misalnya, apakah

menempatkan semikonduktor kontak dengan bahan lain akan menghambat transportasi spin di

seluruh antarmuka jauh dari dipahami dengan baik. Di masa lalu, salah satu strategi untukmeningkatkan pemahaman tentang spin transportasi dalam struktur semikonduktor hybrid adalah

untuk secara langsung meminjam pengetahuan yang diperoleh dari penelitian terhadap bahan

magnetik yang lebih tradisional . Namun, ada juga pendekatan alternatif yang melibatkan

penyelidikan langsung spin transportasi di semua - semikonduktor perangkat geometri . Dalam

skenario seperti itu kombinasi dari manipulasi optik ( misalnya , bersinar sirkuler terpolarisasi cahaya

untuk menciptakan polarisasi spin net ) dan inhomogeneities materi ( misalnya dengan doping cocok

sebagai dalam jenis GA1 - xMnxAs bahan feromagnetik baru-baru ini ditemukan di mana Mn kotoran

bertindak sebagai dopan ) bisa digunakan untuk menyesuaikan berputar sifat transportasi .

5/26/2018 Spin Tronic

3/3

Selain studi jangka pendek dari berbagai transistor spin dan sifat spin transportasi semikonduktor ,

jangka panjang dan subfield ambisius spintronics adalah aplikasi elektron dan nuklir berputar untuk

pengolahan informasi kuantum dan komputasi kuantum (untuk informasi lebih lanjut tentang

perhitungan kuantum , memeriksa situs berikut ) . Ini telah lama menunjukkan bahwa mekanika

kuantum dapat memberikan keuntungan besar atas fisika klasik dalam perhitungan fisik . Namun,

real booming dimulai setelah munculnya algoritma faktorisasi Shor dan skema koreksi kesalahan

kuantum . Di antara banyak hardware komputer kuantum yang diusulkan adalah yang didasarkan

pada elektron dan nuklir berputar . Jelas, spin elektron dan spin- 1/2 inti menyediakan kandidat yang

sempurna untuk bit kuantum ( qubit ) sebagai ruang Hilbert mereka umumnya didefinisikan dengan

baik dan decoherence mereka relatif lambat .

Di University of Maryland , studi teoritis spintronics adalah bagian dari kelompok teori yang dipimpin

oleh Profesor Sankar Das Sarma , yang saat ini mencakup 6 rekan-rekan peneliti postdoctoral dan 1

doktor mahasiswa pascasarjana . Saat ini upaya penelitian spintronics dalam kelompok kami

berfokus pada arah berikut :

Penciptaan polarisasi spin melalui suntikan optik atau magnet

Berputar Transportasi terpolarisasi melalui antarmuka semikonduktor / superkonduktor

Berputar relaksasi dalam logam dan semikonduktor

Perangkat spin berbasis seperti sambungan pn dan amplifier

Komputasi kuantum berbasis berputar dan belitan elektron dalam semikonduktor

Publikasi terbaru dari kelompok Das Sarma yang terkait dengan spintronics dapat ditemukan di

bagian Publikasi dari website ini . Penelitian kami didukung oleh Amerika Serikat Office of Naval

Research , Amerika Serikat Army Research Office , National Science Foundation , DARPA , ARDA , LPS

, dan University of Maryland . Profesor Das Sarma dan kelompok penelitiannya adalah bagian dari

Publikasi Cetakan Teori Group di departemen fisika dari University of Maryland , dan juga berafiliasi

dengan Pusat Superkonduktivitas Penelitian dan National Science Research Foundation Bahan

Science and Engineering Center ( NSF - MRSEC ) di Maryland .

Ada beberapa kelompok eksperimental di University of Maryland yang terlibat dalam studi berbagai

aspek spintronics . Secara khusus, kelompok studi Profesor Dennis Drew bagaimana menggunakan

NSOM ( Near Field Optical Microscopy Scanning ) untuk mendeteksi elektron dalam titik-titik

kuantum semikonduktor ; kelompok studi Profesor Richard Webb cara mendeteksi elektron berputar

menggunakan eksperimen transportasi , apakah spin elektron belitan dapat diukur dengan

menggunakan pengukuran korelasi kebisingan , dan apakah elektron berputar terjebak dalam titik-

titik kuantum gated dapat digunakan sebagai qubit ; kelompok Dr Bruce Kane mempelajari kelayakan

dari penggunaan nuklir berputar donor fosfor di Si untuk tujuan komputasi kuantum , dan khususnya

apakah SET ( Transistor Electron Single) dapat secara efektif digunakan sebagai detektor elektron

spin tunggal .