Спінтроніка - електроніка наступного покоління

ЗМІСТ

1. Спінтроніка - електроніка наступного покоління……………………………….3

2.  Дослідження спінтроніки ………………………………………………………...4

3. Спінові магнітні сенсори …………………………………………………………6

4. Незалежна магнітна пам'ять………………………………………………………7

5. Інформаційна безпека……………………………………………………………  8

6. Машинний зір…………………………………………………………………….. 8

        Спінтроніка - електроніка наступного покоління        

Спінтроніка - науково-технічний напрям, орієнтований на створення пристроїв, в яких для фізичного представлення інформації крім заряду електрона використовується і його спін. Спінтроніка - усталений термін, але існують різні його тлумачення: електроніка перенесення спина (spin transport electronics), електроніка, заснована на спині (spin-based electronics), або просто спин-електроніка (spin-electronics).

Вперше термін «спінтроніка» був використаний в спільному повідомленні Лабораторій Белла і вчених Єльського університету, датованого 30.07.1998. У ньому вперше прозвучала ідея використовувати поодинокі атоми для зберігання бітів інформації, а самі біти зберігати у вигляді спинив електрона.

Що ж таке спін? Спін (від англ. Spin - обертання, вертіння) - власний момент кількості руху електрона не пов'язаний з його рухом в просторі. Спрощуючи трохи, спин можна уявити як обертання електрона навколо своєї осі.

У класичній фізиці у частинки, механічний момент кількості руху (або як ще кажуть, в момент імпульсу), дорівнює: [pic 1]

, де r - радіус-вектор частинки;

p - вектор імпульсу частинки.

При p = 0, момент імпульсу класичної частинки M = 0. У електрона ж при p = 0, M ≠ 0.[pic 2]

У електрона спін на може приймати два значення: 

Взагалі спин вимірюється в одиницях h (постійної Планка), і кажуть, що спін дорівнює 1/2. Зі спіном пов'язаний власний магнітний момент електрона.

У більшості провідних матеріалів кількість електронів в обох станах приблизно однаково. Інша справа - феромагнітні провідники на основі групи заліза. У спінова поляризація, може перевищувати 50 відсотків. Це, зокрема, забезпечує наявність у таких речовин макроскопічного магнітного моменту (намагніченості) і, що особливо важливо для спінтроніки, породжує ряд специфічних ефектів, пов'язаних з перенесенням заряду. В першу чергу до них відносяться спин-залежна електропровідність і перенесення механічного моменту, практичне використання яких обіцяють відкриття нових горизонтів у сферах IT-технологій, «терагерцовий» генерації електромагнітного випромінювання, магнітного сенсориці та інших технічних областях.

Дослідження спінтроніки

Перші масштабні дослідження спінтроніки були проведені в 1970-1980-і роки. Вони були присвячені вивченню спін-залежного транспорту носіїв заряду в твердих тілах. Вчені вивчали особливості інжекції спін-поляризованих електронів з феромагнетика в немагнітний метал, розглядали режими генерації спинового струму.

З'ясувалося, що електрони здатні передавати спіновий обертальний момент, що впливає на магнітне стан середовища, в яку надходить струм. В цей же час в Росії науковий колектив з ФТІ ім. А. Ф. Іоффе під керівництвом академіка Бориса Захарчені вивчав оптичну орієнтацію електронних спінів. Їх дослідження стали основою для розвитку альтернативних методів управління нерівноважної спінової поляризацією твердих тіл немагнітними способами.

У 1981 році група японських учених під керівництвом професора Терунобу Міязакі вивчала ефект спін-залежного тунелювання електронів в магнітних тунельних гетероструктурах. Це процес, коли частка із заданою орієнтацією спина долає потенційний бар'єр навіть в тому випадку, коли її повна енергія не перевищує висоту бар'єра. Була продемонстрована залежність опору магнітної гетероструктури, що складається з двох феромагнетиків, розділених тонкою тунельної прошарком, від взаємної орієнтації намагніченностей феромагнітних шарів. Пояснення даного явища було пов'язано зі спин-залежним розсіюванням носіїв заряду при проходженні через тунельний бар'єр. Це доводить спін-залежний характер тунелювання електронів в подібного роду структурах.