Еще раз про кремниевую спинтронику

в течении многих лет фундаментом IT служила полупроводниковая электроника, основанная на операциях с электрическими зарядами электронов. Но улучшать характеристики полупроводниковых интегральных схем из года в год делается все тяжелее и тяжелее.

«Зарядовая электроника» практически исчерпала собственные ресурсы. Одной из вероятных альтернатив есть «спиновая электроника» – спинтроника, в которой функции зарядов делают электронные поясницы. Значительный прогресс достигнут в опытах со спиновым током в полупроводнике GaAs [X.Lou et al., Nature Phys.

3, 197 (2007)]. Но для крупномасштабного коммерческого применения идей спинтроники требуется значительно более технологичный материал, в совершенстве – все тот же кремний.

Задача инжекции спин-поляризованного тока из ферромагнитного электрода в полупроводник думается простой только на первый взгляд. Она осложняется сильным различием электрических ферромагнитного металла и проводимостей полупроводника, почему приложенное к контакту напряжение падает в полупроводнике практически до нуля. Выход пребывает в применении туннельного барьера, сопротивление которого громадно и зависит от направления поясницы электрона.

Это относится ко всем полупроводникам.

Что касается фактически кремния, то с ним связана и еще одна неприятность, обусловленная спецификой его электронной зонной структуры, в частности – непрямыми межзонными переходами носителей. Это (в отличие от GaAs) мешает яркому количественному анализу поляризации электронных спинов методом измерения поляризации света, испускаемого при излучательной рекомбинации инжектированных в кремний электронов с дырками.

Первое убедительное экспериментальное подтверждение возможности инжекции спинов из ферромагнетика в кремний было получено только сравнительно не так давно [I.Appelbaum et al., Nature 447, 2995 (2007)]. Но спин-поляризованный ток наряду с этим был небольшим из-за сложной конструкции использованной в [I.Appelbaum et al., Nature 447, 2995 (2007)] многослойной структуры. В работе [B.T.Jonker et al., Nature Phys.

3, 542 (2007)] сотрудникам Naval Research Laboratory (США) удалось добиться как минимум 10-процентного различия между силами токов, создаваемых электронами с различной ориентацией спинов при их туннелировании в кремний из контакта Fe через барьер Al2O3. Более того, вырастив структуру Fe/Al2O3/Si на светодиоде GaAs, авторы [B.T.Jonker et al., Nature Phys. 3, 542] продемонстрировали, что поясницы остаются поляризованными и по окончании прохождения границы Si/GaAs (см. рис.), причем впредь до T = 125 К.

Рис.1. Демонстрация инжекции спин-поляризованного тока в кремний и – потом – в светодиод из GaAs.

В будущем, изменяя толщину слоя Si, возможно будет выяснить характерную длину, на которой сохраняется спиновая поляризация. Созданная в [B.T.Jonker et al., Nature Phys. 3, 542] методика инжекции спинов в кремний разрешает близко приступить к конструированию новых кремниевых спин-электронных устройств, к примеру, спиновых полевых транзисторов, в которых проводимость определяется относительной намагниченностью ферромагнитных контактов [R.Jansen, Nature Phys.

3, 521 (2007)].

Создатель: Л.Опенов

Случайные записи:

• Опреснением воды займутся микробы
• В сша обнаружен первый случай заражения бактерией, устойчивой к антибиотику «последнего резерва»

Еще раз про любовь

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Российские ученые совершили прорыв в создании материалов для кремниевой спинтроники

  Исследователям из лаборатории новых элементов наноэлектроники Курчатовского центра НБИКС-разработок в первый раз в мире удалось синтезировать…

• Ученые научились печатать при помощи лазера кремниевые электронные схемы прямо на бумаге

  Область печатаемой электроники, развивающаяся бурными темпами сейчас, уже разрешает создавать эластичные электронные схемы, дисплеи, каковые возможно…

• Как сделать кремниевую жизнь

  Бактериальный белок обучили соединять углерод с кремнием. Жизнь довольно часто именуют углеродной. Особенные химические особенности углерода разрешают…

• Новый способ нанесения рисунка на кремниевых подложках

  Миниатюризация компонентов процессоров может быт достигнута двумя способами: так называемыми top-down и bottom-up подходами в проектировании. В способах…