Espintrónica
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 12 de diciembre de 2020; las comprobaciones requieren 5 ediciones .La espintrónica ( electrónica de espín ) es una sección de la electrónica cuántica que se ocupa del estudio de la transferencia de corriente de espín (transporte polarizado por espín) en dispositivos de estado sólido y el campo de la ingeniería correspondiente. En los dispositivos espintrónicos, a diferencia de los dispositivos electrónicos convencionales, la energía o la información no es transportada por corriente eléctrica , sino por corriente de espín .
Heteroestructuras ferromagnéticas
Los sistemas típicos en los que son posibles los efectos espintrónicos incluyen, en particular, heteroestructuras ferromagnéticas - paramagnéticas o ferromagnéticas- superconductoras .
En tales heteroestructuras, la fuente de electrones polarizados por espín (inyector de espín) es un ferromagnético conductor (conductor o semiconductor ), que en el estado magnetizado tiene una ordenación de espín espontánea de los portadores de carga; en los semiconductores ferromagnéticos, los niveles de polarización de espín son significativamente más altos (hasta el 100 %) que en los metales (hasta el 10 %). En un campo magnético externo , la división Zeeman de la banda de conducción en un semiconductor es posible con la formación de dos subniveles de energía Zeeman. Cuando se inyectan electrones polarizados por espín en un semiconductor de este tipo, son posibles transiciones controladas a los niveles superior e inferior, lo que, en particular, hace posible crear una inversión de población y, en consecuencia, generar radiación electromagnética coherente con control de frecuencia por un campo magnético.
Otros efectos surgen en las uniones de Josephson con un ferroimán aislante: en este caso, la formación de túneles se puede controlar mediante un campo magnético externo.
También es posible utilizar estructuras a base de siliceno [1]
Aplicación
- Batería de estado sólido sin reacciones químicas , que convierte la energía eléctrica en un campo magnético constante y viceversa (es decir, magnetiza un imán permanente con corriente, y desmagnetizándolo de nuevo, da corriente - lo que antes se consideraba imposible a nivel macro sin moverse partes, incluso teóricamente; sin embargo, no hay contradicción con no hay teoría aquí, ya que las partes móviles de la corriente en la batería son los portadores elementales de la corriente polarizada por espín). [2]
- Componentes electrónicos:
- Memoria de computadora tipo STT-MRAM ( Spin Torque Transfer MRAM ), memoria de pista .
- Transistores de espín , que son una estructura en capas "ferromagnético - silicio - ferromagnético - silicio con impurezas". Después de atravesar la primera capa ferromagnética, la corriente eléctrica adquiere una polarización de espín, que se conserva parcialmente al atravesar la capa de silicio (el mejor valor a partir de 2007 es la conservación de la polarización de espín para el 37 % de los electrones a una temperatura de −73 ° C y un espesor de capa de silicio de hasta 350 μm [3] ), lo que le permite controlar el valor de la corriente de espín en la salida cambiando la orientación de los campos magnéticos de dos capas de un ferromagnético (ver Resistencia magnética gigante ) [4] .
- Circuitos lógicos , que potencialmente poseen, en comparación con los circuitos CMOS modernos , un mayor rendimiento (tiempo de retardo de la señal inferior a 1 ns), menor disipación de calor (disipación de calor de puerta 10 −17 J) y no se ven afectados por la radiación ionizante . [5]
Véase también
Enlaces
- Spintronics en " Computerra ", 2005
- Spintronics: un diccionario de términos relacionados con la nanotecnología y la nanotecnología // Rosnano
- Físicos de la Universidad Estatal de Moscú convirtieron el oro en un imán y dieron un paso hacia la espintrónica // RIA Novosti , 5 de octubre de 2015
- Spintronics en el número de la serie de televisión “ Black Holes. Manchas blancas "(edición del 12 de diciembre de 2020)
Literatura
- Ryazanov VV Josephson Superconductor de contacto π-ferromagnético-superconductor como elemento de un bit cuántico. UFN, 1999. V.169. Nº 8. Pág. 920.
- Ivanov V. A., Aminov T. G., Novotortsev V. M., Kalinnikov V. T. Espintrónica y materiales espintrónicos. Izv. AN (Ser.chem.) No. 11, 2004, S.2255-2303
- Voronov V. K. , Podoplelov A.V. Física en el cambio de milenio: estado condensado, M., LKI, 2012, ISBN 978-5-382-01365-7
- Prinz GA Transporte polarizado por espín. Physics Today , 1995. Vol.48.. No. 4. P.353.
- Maekawa S. (Ed) Conceptos en Spin Electronics, 2006
Notas
- ↑ Natalia Leskova. Siliceno magnético: el material de la electrónica del futuro // En el mundo de la ciencia . - 2018. - Nº 7 . - S. 102-107 .
- ↑ Los físicos han creado un prototipo de batería en la parte posterior // Membrane (sitio web)
- ↑ Medición electrónica y control del transporte de espín en silicio . Archivado el 25 de mayo de 2011 en Wayback Machine :: Nature .
- ↑ El primer transistor de espín basado en silicio allana el camino para la electrónica de próxima generación Archivado el 13 de septiembre de 2011 en Wayback Machine // Elements - science news
- ↑ Grandis , la empresa de memorias de acceso STT-RAM , desarrollará una "lógica no volátil" para el ejército de EE . UU. Archivado el 25 de octubre de 2020 en Wayback Machine // iXBT.com, 20 de noviembre de 2010