Perusteita spintroniikalle

Tutkijat University of California, Riversiden johdolla ovat osoittaneet ensimmäistä kertaa sähköisten signaalien siirtoa ja modulointia eristeessä. Nyt tutkijat hyödynsivät elektronin spiniä eikä sen varauksia kuten perinteisessä elektroniikassa.

Tutkijoiden kohteena on tutkia spintroniikkaa, jotka tulevaisuudessa mahdollistaa energiatehokkaampia ja monipuolisempia elektronisia laitteita kuin nykyiset.

Tutkimustulos osoittaa, että kolmikerroksisessa metallien välissä olevan magneettinen eristeen sisältävä rakenne voi toimia skaalautuvana puhtaan spinvirran perusrakenteena, ollen siten olennainen osa spintroniikkaa.

Metallit ovat spinvirran generointia ja ilmaisua varten ja se tapahtuu spin Hall ja käänteisen spin Hall -ilmiöiden kautta. Magneettinen eriste on sähköinen eriste mutta hyvä spinvirran johde. Eristeessä liikkuvaan spinvirtaan ei liity liikkuvia elektroneja joten siinä energia ei muutu lämmöksi kuten sähkövirran kulkiessa.

Tutkijat osoittivat myös, että signaalin siirto voidaan kytkeä päälle ja pois päältä ja että sen vahvuutta voidaan moduloida magneettikentällä. Signaalin on-off -toiminto riippuu magneettisen eristeen magneettisesta tilasta tai magnetoinnin suunnasta.

Magnetoinnin suuntaa voidaan ajatella myös muistin tilana haihtumattomassa RAM-muistissa. Lisäksi signaalin tasoa voidaan moduloida muuttamalla magnetoinnin suuntaan eli sitä voi käyttää kuin analogista aktiivipiiriä.

Työn ohessa tutkijat tulivat ensimmäistä kertaa osoittaneeksi laadukkaan magneettisen eristeen kasvatusta metallille. Yhdistämällä metallin sputterointia ja pulssitettua laser saostusta eristeille, tutkijat saivat aikaan 50-100 nanometrin paksuisen magneettisen eristeen yttrium-rauta-garnet -yhdisteestä.

Aiheesta aiemmin:

Spintroniikka lähemmäksi käytäntöä

Uusia eväitä spintroniikalle

Spintroniikkaa teoretisoiden ja hyödyntäen