Verimlilikte iki büyüklükte artış! Spintronics, büyük bir atılım
Spintronics alanında önemli ilerleme kaydedildi! Tokyo Üniversitesi'nden araştırmacılar, gelecek nesil hesaplama mantığı ve depolama cihazları için önemli olan işlevleri ve yetenekleri gösteren elektronik bir bileşen oluşturdu. Aynı davranışa sahip bileşenler yaratmaya yönelik önceki girişimlerle karşılaştırıldığında, güç verimliliği bir ila iki büyüklük düzeyinde artmıştır. Bu, gelişen spintronik alanındaki uygulamaları bulacaktır. Spintronics, yüksek performanslı, düşük güçlü mantık ve bellek bileşenlerinin olanaklarını araştırır. Bilgiyi elektron dönüşlerine kodlama fikrine dayanmaktadır.
Bu, bitleri temsil etmek için elektronik paketler kullanarak değil, açısal momentumla ilgili bir özelliktir. Spintronics'in potansiyelini ortaya çıkarmanın anahtarlarından biri, malzemeleri hızlı ve verimli bir şekilde mıknatıslama yeteneğidir. Tokyo Üniversitesi'nden Profesör Masaaki Tanaka ve meslektaşları bu konuda önemli atılımlar yaptılar. Ekip, çok küçük akım yoğunlukları uygulamak için manyetizasyonu tamamen tersine çevrilebilen ince bir ferromanyetik malzeme filmi olan bir bileşen yarattı. Bu, önceki teknolojinin gerektirdiği mevcut yoğunluktan bir ila iki kat daha küçüktür, bu nedenle bu cihazın verimliliği çok daha yüksektir ve araştırmacılar, manyetik depolama cihazlarının manyetizasyonunun tersine çevrilmesi için gereken büyük güç tüketimi sorununu çözmek için çalışıyorlar.
Ferromanyetik yarı iletken malzeme galyum mangan galyum arsenit (GaMnAs) bu görev için idealdir çünkü yüksek kaliteli tek bir kristaldir. Daha az sıralı filmlerin elektronların dönüşünü tersine çevirme eğilimi vardır. Bu, elektronik malzemelerdeki dirence benzer ve bilim adamları bu verimsizliği azaltmaya çalışıyor. Öte yandan, araştırma ekibinin deneyde kullandığı GaMnAs filmi de çok özel. Moleküler ışın epitaksi adı verilen bir üretim süreci nedeniyle son derece incedir. Bu şekilde cihazlar, tek katmanlı filmler yerine çok katmanlı filmler kullanmaya çalışan diğer benzer deneylerden daha basit bir şekilde inşa edilebilir.
Bu kadar düşük akım yoğunluğunda bu malzemenin manyetizasyonunun tersine dönmesi beklenmiyordu.Bu fenomen keşfedildiğinde araştırmacılar çok şaşırdılar. Araştırma, manyetizasyonu daha etkili bir şekilde tersine çevirmek için malzeme geliştirme araştırmalarını teşvik edecek ve bu da araştırmacıların, araştırmaları Nature Communications'da yayınlanan spintroniklerin umut verici gelişimini gerçekleştirmelerine yardımcı olacaktır. Dönme yörünge torku (SOT), büyük dönme yörüngeleri ile birleştirilmiş düzlem içi akımdan kaynaklanır ve mevcut enjeksiyon yoluyla ferromıknatısların mıknatıslanmasını kontrol etmek için yenilikçi bir yöntem sağlar. Geleneksel SOT çift katmanlı sistemde, mıknatıslama anahtarının verimliliği, arayüz kalitesi ve spin Hall etkisinin gücü ile yakından ilişkilidir.
Dikey olarak mıknatıslanmış ferromanyetik yarı iletken GaMnAs'ın tek bir katmanına akım uygulamak, verimli tam SOT anahtarlama sağlar Akım yoğunluğu, tipik bir metal çift katmanlı sistemin gerektirdiği akım yoğunluğundan iki kat daha düşük olan yaklaşık 3,4 cm × 105 cm çok küçüktür. Gerekli olan bu düşük akım yoğunluğu, GaMnAs'ın doğal yığın tersine dönme asimetrisinin yanı sıra yüksek kaliteli tek kristalliği ve büyük spin polarizasyonundan kaynaklanmaktadır. Araştırma sonuçları, manyetik elektronik kontrolün geliştirilmesine ve bunun yarı iletken cihazlarda pratik uygulamasına katkıda bulunacaktır.
