Спинтроника

Опубликовано 21.09.2011 Ведущий Антон Панкратов

В последнее время одним из направлений развития радиоэлектроники, приходящим на смену обычным процессам, в которых используется в основном одно свойство электрона-его заряд. Приходит новое направление, использующее другое свойство электрона, его сугубо квантово-механическую характеристику - собственный угловой момент, или спин (и связанный с ним магнитный момент), который вплоть до недавнего времени не пользовался особым вниманием разработчиков и исследователей. Новое направление, получившее название спинтроники, зародилось с открытием в конце 80тых годов прошлого века явления гигантской магниторезистивности (Giant Magneto Resistance - GMR). GMR наблюдается в искусственных тонкопленочных материалах, составленных из чередующихся ферромагнитных и немагнитных слоев. Сопротивление такого композита минимально, когда магнитные поля в ферромагнитных слоях направлены параллельно, и максимально, когда они антипараллельны. Это явление используется в таком устройстве как спиновый клапан. Основным применением спин клапанов является технология чтения жестких дисков, спиновые клапаны на GMR используются в гальванических изоляторах и MRAM (Magneto resistive RAM). GMR-базированный гальванический изолятор выполняет ту же функцию, что и оптоэлектронный, обеспечивая развязку цепей по питанию и земляной шине. Его основными элементами являются плоская катушка и GMR-сенсор, встроенные в интегральную схему. Для передачи сигнала из одной цепи в другую по катушке пропускается ток. Созданное им магнитное поле воздействует на GMR-сенсор. Такой изолятор работает в 10 раз быстрее современных оптических и это еще не предел. Несмотря на то, что исследования по спинтронике проводятся во многих странах, до практических результатов еще достаточно далеко. Предстоит изучить особенности переноса спин-поляризованных электронов в различных материалах и через поверхности раздела, а также научиться генерировать их в большом количестве.