Электроника без заряда

В устройствах магнитной памяти запись информации осуществляется посредством электрических токов, каковые генерируют магнитные поля, нужные для перемагничивания частиц нанометровых размеров. Постоянная миниатюризация таких устройств требует повышения энергии магнитной анизотропии частицы, на которую записывается информация, чтобы не допустить ее случайное перемагничивание из-за тепловых флуктуаций.

Это, со своей стороны, влечет за собой необходимость повышения магнитных полей, а следовательно – и создающих их токов. В следствии устройства очень сильно перегреваются, ухудшаются их характеристики и т.п.

Нелокальный спиновый вентиль. a) Электрический ток I течет по проводу из обычного металла M через ферромагнитную частицу F1 с магнитным моментом µ1. Измеряется напряжение ?V между металлом M и второй ферромагнитной частицей F2 с магнитным моментом µ2, расположенной вне области протекания зарядового тока. Величина нелокального магнитосопротивления ?V/I наряду с этим зависит от обоюдной ориентации магнитных моментов µ1 и µ2. b) Схематическое изображение трансформации энергии Ферми для электронов со “поясницей вверх” и “поясницей вниз” в металле M и частице F1

В работе [1] для перемагничивания частиц предложено применять не зарядовые, а спиновые токи. Предлагаемое авторами устройство является вариантомтак именуемого “нелокального спинового вентиля” (см. рис.).

При инжекции зарядового тока через границу раздела обычного металла M (Cu либо Au) и ферромагнетика F1 (Fe, Co, Ni либо NiFe) происходит следующее. В случае если в металле электроны со “поясницей вверх” и “поясницей вниз” рассеиваются одинаково и исходя из этого дают однообразный вклад в проводимость (соответственно – и в полный ток), то в ферромагнетике, наоборот, интенсивность рассеяния электронов с различным направлением поясницы очень сильно различается.

Это ведет к локальному “расщеплению” уровня Ферми, что делается различным для электронов со “поясницей вверх” и “поясницей вниз”, DEF ? 0, и к происхождению вблизи границы раздела неравновесного (но стационарного) состояния с ненулевым поясницей (“эффект накопления поясницы”). Справа от частицы F1 течет уже лишь спиновый ток, пропорциональный градиенту d(DEF)/dx. В случае если магнитные моменты m1 и m2 неколлинеарны, то спиновый ток через границу раздела M/F2 изменяет направление m2, при условии что DEF превышает определенную пороговую величину.

Результаты работы [1] открывают путь к созданию новых спинтронных устройств, неподвластных губительному джоулеву нагреву, а также, к примеру, логических элементов и спиновых транзисторов на их базе. Но перед тем как в персональных компьютерах покажутся “спиновые процессоры”, предстоит решить еще много неприятностей, как фундаментальных, так и прикладных.

Одна из них содержится в резком уменьшении длины спиновой диффузии (от микрон в меди и десятков микрон в полупроводниках) при увеличении температуры до комнатной. А в то время, когда все препятствия будут преодолены, и спинтроника войдет в отечественную повседневную судьбу наровне с зарядовой электроникой, то следующей целью станет “мезоскопическая спинтроника”, применяющая фазовую когерентность спиновых состояний.

• 1. T.Yang et al., Nature Phys. 4, 851 (2008)

• Следующая статья:Новый нанотехнологический подход к увеличению эффективности фотоэлементов

Случайные записи:

• Российские физики предложили новый «многоцилиндровый» метаматериал
• Разработана система регенерации тканей человеческого тела

Контроллер заряда для солнечных панелей Фотон 100-50 от а-электроники эксклюзив до продажиpeling

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Российские ученые сделали новое открытие в рамках электроники будущего

  Группа исследователей, среди которых физики из МФТИ и Российского квантового центра, доказала возможность возбуждения магнитных вихрей, перспективных для…

• Объяснение механизма накопления заряда в группах нейтральных частиц

  Физики из Швейцарии и США продемонстрировали, как диэлектрические частицы смогут покупать заряд при соударениях в присутствии внешнего электрического…

• Ускоренный заряд литий-ионных батарей

  Одна из обстоятельств медленного внедрения электромобилей в отечественную повседневную судьбу, не только ограниченная емкость аккумуляторных батарей, но…

• В японии введена плата за заряд электромобилей

  Электрические транспортные средства, как самый экологически чистые машины пользуются в Японии все большей популярностью. Но сравнительно не так давно в…