Download
1 / 13
150 likes | 515 Views
СПІНТРОНІКА. Виконали студенти групи МП-13м Воловик Сергій Кушнір Юрій Мельник Діана.
E N D
СПІНТРОНІКА Виконали студенти групи МП-13м Воловик Сергій Кушнір Юрій Мельник Діана
Термінспінтроніка (spintronics, spin-electronics) бувзапропонований у 1996 році С.А. Вольфом. Вінозначаємультидисциплінарну область науки ітехнології, центральнемісце в якійзаймаєактивневикористанняспіновоїступенясвободи в твердотільних системах.
Спін (від англ. Spin - вертіння, крутіння) можна було б представити як результат обертаннячастинки навколо своєї осі, однак, незважаючи на наочність такого подання і очевидний сенс самого терміна, класична фізика не може пояснити появу спіна в результаті обертового руху частинок в тривимірному просторі. Cпінтроніка– усталений термін, але існують різні його тлумачення: електроніка перенесення спіна (spin transport electronics), електроніка, заснована на спіні (spin - based electronics), або просто спін- електроніка (spin - electronics).
Термін спінтроніка З'явився вперше в 1998 р. в спільному прес релізі лабораторій Белла і Єльського університету , в якому було сформульовано завдання створення пристроїв , що зберігають інформацію в атомах речовини, де біти кодувалися б електронними спінами. В Агентстві перспективних досліджень міністерства оборони США спінтроніці визначають як спінтранспортну електроніку. Згідно іншими визначеннями спінтроніка – це наука , для якої принципове значення має взаємоузгоджену поведінку заряду і спіна електрона.
Основні напрямки розвитку спінтроніки Спінтроніка розвивається за такими основними напрямками: • виготовлення магнітних наноструктур, включаючи нові матеріали, тонкі плівки і гетероструктури, а також багатофункціональні матеріали; • магнетизм і спіновий контроль магнітних наноструктур, теорії феромагнітного обміну в розбавлених магнітних напівпровідниках, тунельних ефектів і спінової інжекції, транспорту і детектування магнетизму; • магнітоелектроніка і прилади на основі ефекту гігантського магніту, тунельні пристрої, напівпровідникові гетероструктури для інжекції спінів, їх транспорт і детектування, імпульсний феромагнетизм; • магнітооптичні властивості магнітних напівпровідникових гетероструктур на постійному струмі і з тимчасовим дозволом, оптична спінова інжекція і детектування, оптично індукований феромагнетизм, надшвидкі магнітооптичні перемикачі; • передача квантової інформації; • розпізнавання образів; • отримання зображень та метрологія, яка включає в себе магнітне розпізнавання образів і аномальний ефект Холла; • приладобудування та прикладні дослідження.
Загальніуявлення про магнітнінапівпровідники Найпростішийелемент, якийпояснює принцип роботи, це два надтонкіферомагнетикирізноїтовщини, наприклад з кобальту, розділеніпарамагнітнимматеріалом, наприклад, з міді. Перший пласт феромагнетика служить поляризатором струму іорієнтаціяйогомагнітного моменту залишаєтьсянезмінною у просторі та у часі. Інший пласт маєзміннуорієнтацію вектору магнітного моменту. Якщоматеріал, щорозділюєферомагнітніпласти, єнапівпровідником, то такийспінтроннийпристрійприйнятоназиватиспіновим клапаном, якщо ж вони розділенідіелектриком, то такіелектронніелементиєтунельнимиз'єднаннями.
Загальніуявлення про магнітнінапівпровідники • В таких гетероструктурахджереломспін-поляризованихелектронів (спін-інжектором) єпровіднийферомагнетик (провідникабонапівпровідник), щомає в намагніченомустаніспонтаннуспіновувпорядкованістьносіїв заряду; в феромагнітнихнапівпровідникахдосягаютьсярівніспіновоїполяризаціїзначнобільші (до 100%), ніж в металах (до 10%). В зовнішньомумагнітномуполіможливезеєманівськерозщепленнязонипровідностівнапівпровідникузформуваннямдвохзеєманівськихенергетичнихпідрівнів. При інжекціїспін-поляризованихелектронів в такийнапівпровідникможливікеровані переходи як на верхній, так і на нижнійрівні, щодаєможливістьстворенняінверсіїзаселення та, відповідно, генерації когерентного електромагнітноговипромінюваннязуправліннямчастотимагнітним полем. Іншіефективиникають в джозефсонівських переходах зізолюючимферомагнетиком: в цьомувипадкуможливеуправліннятунелюванням за допомогоюзовнішньогомагнітного поля.
Розрізняють три магніторезистивних ефекти • Ефект колосального магнітоопору (CMR ) виникає в перовскитах (типу LaMnO3 ) в колосальних магнітних полях. • Ефект гігантського магнітоопору ( GMR ) заснований на фільтрації електронів з різною орієнтацією спінапри проходженні з одного магнітного матеріалу в іншій. • Екстраординарний магнітоопір ( EMR ) походить з орбітального руху електронів , його можна віднести до розряду балістичних ефектів , коли викривлення траєкторії руху в магнітному полі викликає зміну провідності .
Зчитуюча головка жорсткого диска Основу головки зчитування складають три шари: магнитомягкий, немагнітний, магнитожорсткий Намагніченість жорсткого матеріалу фіксована, а магнітомягкого матеріалу - може змінюватися в Залежно від зовнішнього поля (поля, створюваного доменом, намагніченому в певному напрямку - Бітом інформації).
Тунельниймагнітоопір Тунельний магнітний опір дуже схожий на попередній ефект, тільки замість немагнітного металу середній шар є діелектриком. У такому випадку, якщо шар діелектрика досить тонкий, проявляється тунельний ефект. Імовірність тунелювання електрона через потенційний бар'єр сильно залежить від взаємної орієнтації намагніченностей шарів. Спінзалежнетуннелиюваннядозволяє отримувати великі величини GMR.
EMR датчик являє собою тонкий шар напівпровідниказвисокоюрухливістюносіїв. Частинанапівпровідниказашунтованаметалом. Вінможенакладатися на поверхню. Головне , забезпечити хороший контакт. Вимірювання проводиться четирьохзондовимметодом . На два зонда подаєтьсянапруга , здвохіншихзнімається струм. Шунтувальнаділянкарозташованаасиметричнощодозондів. При вимірах струм в основному тече по металу , як найбільш легким шляхом , але от умовипотраплянняелектронівзнапівпровідника в металевучастинузалежатьвідвеличинимагнітного поля.
MRAM Майбутнє магнітної пам'яті і спінтроніки пов'язують з MRAM - магнітної пам'яті довільного доступу , яка поєднуватиме швидкодію оперативної пам'яті і енергонезалежність постійної пам'яті . Осередки пам'яті розташовані на перетині струмоведучих шин. Адресація до певного біту інформації здійснюється подачею імпульсів запису / зчитування на відповідну шину слів і шину бітів. При записі по шинах проходять імпульси струму , магнітне поле яких виявляється залишковим , щоб перемагнітити магнітомягкийшар. При зчитуванні стан біта визначається за допомогою ефекту гігантського магнітного опору , шляхом пропускання невеликих струмів зчитування.
