Pblad 12 - Prosa

prosa.dk

Pblad 12 - Prosa

SPIN-ELEKTRONIK

PÅ VEJ FREM

En ny form for elektronik er i

støbeskeen i laboratorier og

på universiteter i USA.

Forskerne arbejder flittigt på

at udnytte elektroners og

atomkerners spin til at skabe

helt nye egenskaber for

elektroniske produkter og på

at integrere dem i

eksisterende halvlederelektronik.

Spin-elektronik kan

overhale nutidens computere

og andre elektroniske

produkter med syvmileskridt.

Af Tom Allan Olsen

Den klassiske form for elektronik har hidtil

været koncentreret om brugen af elektroners

ladning som middel for integration

af bits og elektronisk udstyr i computere

og andre apparater. I dag forskes

der intensivt i en ny form for elektronik,

kaldet spintronics, eller spin-elektronik.

Som navnet siger, forsøger man at udnytte

elektronernes spin frem for (og sammen

med) deres ladning.

GMR og integration af spinelektronik

i halvledermaterialer

Viden om hvordan spin opstår og forsvinder

og transport af spin i metaller og

halvledere, har vist sig at have et stort

potentiale inden for denne nye gren af

elektronikken. I dag benyttes en prototypeenhed

i form af et læsehoved og hukommelseslager

i form af den såkaldte

GMR-sandwich-struktur (GMR=giant

magnetoresistive). Konstruktionen består

af skiftende lag af magnetiske og ikkemagnetiske

materialer. Den magnetiske

modstand i disse materialer benyttes til

at måle forandringer i de magnetiske felter

(lav modstand=parallel magnetisering;

høj modstand=antiparallel magnetisering).

Med en forbedring af eksisterende

PROSAbladet nr. 4 2002

Hvis nogle af de begreber, jeg bruger i

denne artikel, er nye eller uforståelige for

mange læsere, er det ikke så mærkeligt.

Mange udtryk stammer fra partikelfysikken

og kvantefysikken (som i øjeblikket oplever

en stor opblomstring inden for den nye elektroniske

forskning). Men på det sidste er jo

også mange grundvidenskabelige antagelser

og begrænsninger blevet nedbrudt:

bremsning af lysets hastighed, astronomiens

erkendelse af ufattelig høj kosmisk stråling

i universet, nanoteknologi mm.

læsehoveder med en faktor 20 er GMRsandwich-strukturen

allerede i dag en

milliard-dollar-forretning, og det forventes,

at den også snart vil kunne benyttes

i RAM-kredse med lignende tekniske

forbedringer.

Udviklingen af spin-elektronik antager

i øjeblikket to hovedformer: For det

første forbedring af den eksisterende

GMR-teknologi med udvikling af nye

hybrid-materialer, som udnytter spinpolarisation

(organisering af spinvektorer

i en bestemt retning) bedre og/eller

muliggør bedre spin-filtrering (opsamling

af elektroner med samme spin). For

det andet en teknik som både vil kunne

integreres i eksisterende halvlederteknik

og forstærke elektroniske signaler. Det er

endnu ikke helt afklaret, hvordan spinegenskaber

vil fungere, og måske vil det

vise sig, at den alternative fremgangsmåde

med brug af eksisterende halvledermaterialer

vil udgøre en mere direkte vej

til udnyttelse af elektroners spin. Denne

gren af spin-elektronik arbejder med

udnyttelsen af optisk manipulation (især

cirkulært polariseret lys) og med tilsætning

af „urenheder“ i strukturerne for at

styre bevægelsen af spin-egenskaberne

igennem materialerne.

Omdannelse af fotoner og

styring af spin-egenskaber

Datta-Das-konstruktionen (opkaldt efter

de forskere, der har udarbejdet den)

forsøger at dirigere elektroner med samme

spin ved at udnytte parallelt og antiparallelt

spin (en metode, der tillader

elektroner med samme spin at passere

igennem en collector). Denne konstruktion

er dog endnu ikke blevet overbevifortsættes

side 20

19

More magazines by this user
Similar magazines