Спінтроніка — Вікіпедія

Спінтро́ніка (англ. Spintronics, фр. Spintronique) — галузь електроніки, що використовує квантові властивості спіну електронів, що характеризуються двома квантовими станами (спін-угору, спін-униз). Зміна орієнтації спінів відбувається за впливу високої густини струму, що проходить через надтонкі феромагнітні структури (сендвічі). Орієнтація спінів залишається незмінною, якщо джерело поляризованого струму вимикається.

Застосування[ред. | ред. код]

Спінтронні пристрої дуже широко використовуються у пристроях запам'ятовування інформації, але існують й інші застосування, такі як, генератори змінної напруги, контрольовані по струму, транзистори на ефекті поля тощо.

Історія[ред. | ред. код]

Область дослідження виникла з експериментів з вивчення спін-залежного електронного транспорту в приладах з твердих тіл, які виконувались в 1980-х роках, включаючи вивчення інжекції спін-поляризованих електронів з феромагнітного металу в звичайний метал, виконаних Джонсоном (англ. Johnson) і Сілсбі (англ. Silsbee) в 1985 році^[1], і відкриття гігантського магнітоопору незалежно Альбером Фертом та його колегами^[2] і Пітером Грюнбергом (нім. Peter Grünberg) та його колегами в 1988 році^[3]. Витоки спінтроніки можна прослідкувати навіть раніше аж до експериментів з феромагнітного/надпровідного тунелюванню в роботах Мезервея (англ. Meservey) і Тедроу (англ. Tedrow)^[4] і в перших експериментах зі злиття магнітних тунелів у роботах Джулльєре (англ. Julliere) в 1970-х.^[5]. Використання напівпровідників у спінтроніці можна відслідкувати до теоретичної пропозиції спінового польового транзистора Датти (англ. Datta) та Даса (англ. Das) в 1990 році^[6].

Базові поняття[ред. | ред. код]

Найпростіший елемент, який пояснює принцип роботи, це два надтонкі феромагнетики різної товщини, наприклад з кобальту, розділені парамагнітним матеріалом, наприклад, з міді. Перший пласт феромагнетика служить поляризатором струму і орієнтація його магнітного моменту залишається незмінною у просторі та у часі. Інший пласт має змінну орієнтацію вектора магнітного моменту. Якщо матеріал, що розділює феромагнітні пласти, є напівпровідником, то такий спінтронний пристрій прийнято називати спіновим клапаном, якщо ж вони розділені діелектриком, то такі електронні елементи є тунельними з'єднаннями.

Зв'язок із зонною теорією[ред. | ред. код]

У таких гетероструктурах джерелом спін-поляризованих електронів (спін-інжектором) є провідний феромагнетик (провідник або напівпровідник), що має в намагніченому стані спонтанну спінову впорядкованість носіїв заряду; в феромагнітних напівпровідниках досягаються рівні спінової поляризації значно більші (до 100%), ніж в металах (до 10%). В зовнішньому магнітному полі можливе зеєманівське розщеплення зони провідності в напівпровіднику з формуванням двох зеєманівських енергетичних підрівнів. При інжекції спін-поляризованих електронів у такий напівпровідник можливі керовані переходи як на верхній, так і на нижній рівні, що дає можливість створення інверсії заселення та, відповідно, генерації когерентного електромагнітного випромінювання з управлінням частотою магнітним полем.

Інші явища[ред. | ред. код]

Інші ефекти виникають у джозефсонівських переходах з ізолюючим феромагнетиком: в цьому випадку можливе управління тунелюванням за допомогою зовнішнього магнітного поля.

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

↑ http://prola.aps.org/pdf/PRL/v55/i17/p1790_1^{[недоступне посилання з липня 2019]}
↑ Phys. Rev. Lett. 61 (1988): M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Eitenne, G. Creuzet, A. Friederich, and J. Chazelas — Giant Magnetoresistanc…. Архів оригіналу за 19 липня 2008. Процитовано 30 травня 2010.
↑ http://prola.aps.org/pdf/PRB/v39/i7/p4828_1^{[недоступне посилання]}
↑ PII: 0370-1573(94)90105-8^{[недоступне посилання з травня 2019]}
↑ Архівована копія. Архів оригіналу за 8 липня 2009. Процитовано 30 травня 2010.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
↑ S. Datta and B. Das (1990). Electronic analog of the electrooptic modulator. Applied Physics Letters. 56: 665—667.

Література[ред. | ред. код]

Prinz G.A. Spin-polarized transport. Physics Today, 1995. Vol.48..№ 4. P.353.
Рязанов В. В. Джозефсоновский π -контакт сверхпроводник-ферромагнетик-сверхпроводник как элемент квантового бита. УФН, 1999. Т.169. № 8. С.920.

Посилання[ред. | ред. код]

Сайт NVE Corporation [Архівовано 28 березня 2022 у Wayback Machine.]

Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.

[1] ttp://prola.aps.org/pdf/PRL/v55/i17/p1790_1^{[недоступне посилання з липня 2019]}

[2] Phys. Rev. Lett. 61 (1988): M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Eitenne, G. Creuzet, A. Friederich, and J. Chazelas — Giant Magnetoresistanc…. Архів оригіналу за 19 липня 2008. Процитовано 30 травня 2010.

[3] ttp://prola.aps.org/pdf/PRB/v39/i7/p4828_1^{[недоступне посилання]}

[4] PII: 0370-1573(94)90105-8^{[недоступне посилання з травня 2019]}

[5] Архівована копія. Архів оригіналу за 8 липня 2009. Процитовано 30 травня 2010.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)

[6] S. Datta and B. Das (1990). Electronic analog of the electrooptic modulator. Applied Physics Letters. 56: 665—667.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]