Znajdź zawartość

Na University of Utah powstał spintroniczny tranzystor, dzięki któremu udało się na rekordowo długi czas uporządkować spiny elektronów w krzemowym układzie scalonym w temperaturze pokojowej. To kolejny ważny krok, dzięki któremu mogą powstać spintroniczne układy scalone. Będą działały one szybciej i zużywały znacznie mniej energii niż układy elektroniczne. Urządzenia elektroniczne korzystają z ujemnego poruszającego się ładunku elektronów. Urządzenia spintroniczne będą używały zarówno ładunku jak i spinu elektronów. Dzięki temu powstaną mniejsze, szybsze i bardziej wydajne komputery - mówi profesor Ashutosh Tiwari, który wraz z doktorantem Nathanem Grayem stworzył spintroniczny tranzystor działający w temperaturze pokojowej. Tranzystory takie umieszczono na krzemie i uporządkowano w nich spiny. Udało się je utrzymać w uporządkowanym stanie przez rekordowo długi czas 276 bilionowych części sekundy. Tiwari i Gray wykorzystali elektryczność i pole magnetyczne do wprowadzenia elektronów z uporządkowanym spinem do krzemowej kości. Użyli przy tym tlenku magnezu jako tunelu, który umożliwił elektronom przejście od jednej niklowo-żelaznej elektrody do drugiej. Bez tlenku magnezu spiny elektronów natychmiast ułożyłyby się w sposób przypadkowy. Całość działa w temperaturze pokojowej, podczas gdy większość eksperymentalnych urządzeń spintronicznych wymaga bardzo niskich temperatur, poniżej -128 stopni Celsjusza, by uporządkować spiny - mówi profesor Tiwari. Uczeni pokryli fragment krzemu o wymiarach 2,5x0,8x0,2 centymetra cienką warstwą tlenku magnezu i umieścili na tym kilkanaście tranzystorów zbudowanych z niklu i żelaza. Każdy z tranzystorów miał trzy elektrody. Jedna z nich służyła do wprowadzenia elektronów oraz wykrycia ich obecności, a dwie pozostałe, ujemna i dodatnia, mierzyły napięcie. Podczas eksperymentu podłączono prąd elektryczny do elektrody wejściowej oraz negatywnej każdego tranzystora. To kolejny spintroniczny rekord pobity na tej uczelni. Przed kilkoma miesiącami powstał tam najmniejszy w historii układ pamięci. Następnie całość poddano działaniu pola magnetycznego i mierzono zmiany napięcia. Badając zmiany napięcia w czasie działania pola magnetycznego mogliśmy sprawdzić spin oraz czas, w jakim był on uporządkowany - mówi Tiwari. Jeśli w przyszłości chcemy wykorzystywać spintronikę w praktyce, musimy opracować takie urządzenia, w których elektrony z uporządkowanym spinem będą w stanie utrzymać porządek przez odpowiednio długi czas potrzebny do przebycia odpowiedniej odległości. Tiwariemu i Grayowi udało się przechować spin przez 276 pikosekund, co oznacza, że elektrony przebyłyby w tym czasie 328 nanometrów w układzie krzemowym. To naprawdę spora odległość. To niemal 10-krotnie więcej niż potrzebujemy i dwukrotnie więcej niż trzeba, gdybyśmy zamiast tlenku magnezu użyli tlenku aluminium - stwierdza Tiwari. Profesor mówił o tlenku aluminium, gdyż był on wykorzystywany we wcześniejszych eksperymentach przez uczonych z Holandii. Najnowsze badania pokazały jednak, że tlenek magnezu lepiej się sprawdza.