About / Advertise
Elektroner med en bestämd spinnriktning har inkorporerats i en GaAs-kristall av ett forskarlag i Arkansas, USA. Målet är att utnyttja elektroners spinn istället för deras laddning i logiska processer.
Användningen av elektronspinn i halvledare öppnar för möjligheten att göra betydligt mindre, snabbare och energisnålare kretsar. Spinnbaserade kretsar kan också integrera många fler funktioner än dagens laddningsbaserade kretsar. Hittills har dock effektiv injicering av spinnpolariserade elektroner i halvledare krävt temperaturer under 4 K. Och så låg temperatur kräver användning av dyrbart flytande helium.
Nu rapporterar dock fysiker under ledning av Vincent LaBella vid University of Arkansas att man har lyckats uppnå 92 procentig effektivitet vid hela 77 K. Vid den temperaturen kan flytande kväve istället utnyttjas.
Resultaten, som beskrivs i tidskriften Science, kan alltså ses som ett första och viktigt steg mot spinnbaserad elektronik. Forskarna själva påpekar dock att utvecklingen av de första "spinntroniska" kretsarna ligger långt i framtiden.
Det är visserligen mycket lätt att ställa in elektronernas spinn i en ferromagnet. Däremot är det desto svårare att överföra polariserade elektroner från ferromagneten till en halvledare utan att polariseringen går förlorad. Arkansas-forskarna har löst det problemet genom att utnyttja probtoppen i ett scannande tunnelmikroskop som elektronkälla, varifrån de kan införas direkt i GaAs-strukturen. Elektronerna tas från en enkristallin nickeltråd med elektroner med samma spinnriktning.
Forskarna har också visat att injiceringstekniken är kraftigt beroende av slätheten hos GaAs-ytan. Ojämnheter även i nanoskala underminerar hela processen på grund av att de ger många brutna bindningar med många oparade elektroner, som förstör polariseringen.
Forskarlaget koncentrerar sig för närvarande på att studera just effekterna av olika typer av defekter i halvledarstrukturen, såsom exempelvis förorenande rester av ferromagnetisk metall.
Nu rapporterar dock fysiker under ledning av Vincent LaBella vid University of Arkansas att man har lyckats uppnå 92 procentig effektivitet vid hela 77 K. Vid den temperaturen kan flytande kväve istället utnyttjas.
Resultaten, som beskrivs i tidskriften Science, kan alltså ses som ett första och viktigt steg mot spinnbaserad elektronik. Forskarna själva påpekar dock att utvecklingen av de första "spinntroniska" kretsarna ligger långt i framtiden.
Det är visserligen mycket lätt att ställa in elektronernas spinn i en ferromagnet. Däremot är det desto svårare att överföra polariserade elektroner från ferromagneten till en halvledare utan att polariseringen går förlorad. Arkansas-forskarna har löst det problemet genom att utnyttja probtoppen i ett scannande tunnelmikroskop som elektronkälla, varifrån de kan införas direkt i GaAs-strukturen. Elektronerna tas från en enkristallin nickeltråd med elektroner med samma spinnriktning.
Forskarna har också visat att injiceringstekniken är kraftigt beroende av slätheten hos GaAs-ytan. Ojämnheter även i nanoskala underminerar hela processen på grund av att de ger många brutna bindningar med många oparade elektroner, som förstör polariseringen.
Forskarlaget koncentrerar sig för närvarande på att studera just effekterna av olika typer av defekter i halvledarstrukturen, såsom exempelvis förorenande rester av ferromagnetisk metall.
Gittan Cedervall
