Содержание
- 2. Спиновая электроника (спинтроника)
- 3. Во второй половине прошлого века в микроэлектронике выделилось две ветви – магнитная электроника, использующая магнитные материалы
- 4. Как известно, спин электрона — это специфическое свойство электрона, присущее ему наравне с массой порядка 10–31
- 5. Cогласно принципу квантования проекции спина на выбранную ось, электроны разделяют на два типа носителей тока: электроны
- 6. Как спин может быть использован в электронике? Спин S = ½ имеет две проекции на ось
- 7. Спинтроника В наше время спинтроника изучает магнитные и магнитооптические взаимодействия в металлических и полупроводниковых структурах, а
- 8. В Агентстве перспективных исследований министерства обороны США спинтронику определяют как спин-транспортную электронику. Согласно другим определениям спинтроника
- 9. Основные направления развития спинтроники Спинтроника развивается по следующим основным направлениям: 1) изготовление магнитных наноструктур, получение новых
- 10. Достоинства спинтроники: - Низкое энергопотребление при работе (отсутствие принципиальных ограничений на энергию переключения – в электронном
- 11. История Термин спинтроника был введен Стюартом Вольфом в 1996 (Stewart Wolf , research professor at the
- 12. Причина такой поляризации не сводится к намагничиванию в магнитном поле, а объяснятся с помощью модели Стонера.
- 13. В 1970-х годах эти предсказания были подтверждены экспериментально (P.M. Tedrow et al, PRL., v. 25, p.
- 14. Взаимосвязь электричества и магнетизма - один из древнейших вопросов естествознания (еще со времен античности). Ниже в
- 15. Перемагничивание спиновым током До недавнего времени считалось, что единственным способом переключения магнитной структуры является воздействие магнитного
- 16. Интерес к этому явлению стимулируется успехами и проблемами в области создания элементов магнитной памяти MRAM и
- 17. . Проф. A. Fert (France) Проф. P. Gruenberg (Germany) Nobel Prize 2007 Nobel Prize 2007 Открытие
- 18. Решение Нобелевского комитета вызвало немало вопросов: с точки зрения фундаментальной науки это открытие не являлось высоко
- 19. В общем, можно сказать, что в данном случае Нобелевскому комитету удалось соблюсти дух и букву завещания
- 20. Магнитосопротивлением называется эффект изменения электропроводности материала при помещении его в магнитное поле. Первые свидетельства того, что
- 21. Гигантское магнитное сопротивление – это квантово-механический эффект, наблюдаемый в тонких металлических пленках, состоящих из чередующихся ферромагнитных
- 22. Эффект гигантского магнитосопротивления (ГМС) ГМС наблюдается в: многослойных структурах, содержащих нанослои из ферромагнитных материалов и их
- 23. Типичные значения основных параметров материалов с большими значениями магнитосопротивления
- 24. Рассмотрим более подробно материалы, в которых наблюдаются гигантские магниторезистивные эффекты. Спин-вентили Очередным шагом на пути совершенствования
- 25. Например, спиновые вентили имеют структуру: пермаллой (NiFe)/медь (Cu)/ кобальт (Co) (см. рисунок). Когда мы помещаем этот
- 26. Спиновые вентили (клапаны) Структура спинового вентиля Состоит из двух слоев ферромагнетика (сплавы Ni, Co, Fe), разделенных
- 27. Спиновые вентили (клапаны) Структура спинового вентиля Используется влияние обменного взаимодействия со стороны дополнительного закрепляющего ориентацию намагниченности
- 28. Спиновые вентили (усложненные системы) Используется влияние обменного взаимодействия для образования 3-хслойной антиферромагнитной системы с закрепленной по
- 29. Спиновые вентили с межслоевой обменной связью Межслоевая обменная связь с осциллирующим характером и периодом 8 A
- 30. Головки считывания жестких дисков работают на эффектах гигантского магнитосопротивления и туннельного магнитосопротивления (GMR и TMR). Основу
- 31. Сверхпроводящие спиновые клапаны: что это такое «в разрезе»
- 32. . Новая высоковакуумная система для молекулярно-лучевой эпитаксии, магнетронного напыления и наноструктурирования с помощью фокусированных ионных пучков
- 33. На основе таких элементов созданы считывающие магниторезистивные головки в жестких дисках с плотностью записи более 100
- 34. Применение гигантского магнитосопротивления в магнитной записи информации – сегодняшний день Среды для магнитной записи – ферромагнитные
- 35. Параллельная и перпендикулярная запись информации – сегодняшний день
- 36. В конце 90-х годов средняя емкость жесткого диска составляла примерно 20 Гбайт, что соответствовало плотности записи
- 37. HDD ноутбука Серия - 2006 год 2010 – ВСЕ производители выпускают 500 млн./год
- 38. Ближайшее будущее технологии записи
- 39. Туннельное магнитосопротивление (TMR или TGMR) Туннельное магнитное сопротивление очень похоже на GMR, только вместо немагнитного металла
- 40. Наиболее важные с практической точки зрения результаты были достигнуты при исследовании спинового транспорта в металлических мультислойных
- 41. Магнитный туннельный переход К следующему поколению спинтроники относят структуры, принцип действия которых основан на явлении магнитного
- 42. Классический потенциальный барьер Преодоление шариком горки Потенциальная энергии частицы на «вершине горки» U = mgh Если
- 44. Магнитный туннельный переход В ферромагнитном материале энергия электронов со "спин-вверх" и "спин-вниз" различная, поэтому и вероятность
- 45. Спин-туннельные структуры Состоит из закрепленного и свободного ферромагнитных слоев, которые разделены тонким слоем изолятора нанометровой толщины,
- 46. Структуры с магнитным туннельным переходом применяются в качестве считывающих головок в жестких дисках, а также для
- 47. MRAM и архитектура cross-point Ячейки памяти расположены на пересечении токоведущих шин. Адресация к определенному биту информации
- 48. MRAM-память Сегодня разработку MRAM-памяти ведут несколько фирм: Motorola, IBM, Infineon, Cypress Semiconductor, TSMC, а также совместно
- 49. Туннельное магнитосопротивление: как это делается
- 50. ТМРАМ в сравнении с другими
- 51. Эффекты спиновой поляризации В настоящее время различают три различных типа спиновой поляризации: Поляризация тока Поляризация спиновой
- 52. Явление спиновой аккумуляции возникает на межфазной границе ферромагнетик – немагнитный металл (F-N) Расщепление химического потенциала µ
- 53. Эффект гигантского магнитосопротивления - на межфазных границах структур типа F/N/F Эффект колоссального магнитосопротивления (в манганитах) -
- 54. Доменные стенки в однородном (по структуре) ферромагнитном материале Доменная стенка – макроскопическая область, в которой происходит
- 55. Доменные стенки в однородном ферромагнитном материале Сопротивление в доменных стенках на ~ 10% выше чем в
- 56. Доменные стенки в однородном ферромагнитном материале а в б г д На кривой намагничивания возрастание индукции
- 57. Псевдоспиновые вентили Создание данных спин-поляризующих систем основано на использовании ферромагнитных пленок из материалов с различными значениями
- 58. На основе таких элементов созданы считывающие головки в жестких дисках с перпендикулярной записью информации.
- 59. На основу диска (Подложка) наносят адгезионный слой, поверх него – два слоя магнитомягкого материала с противоположными
- 60. Перспективы увеличения плотности записи информации на жестких дисках компьютеров: нанструктурированная среда записи Квантовый магнитный диск –
- 61. Перспективы увеличения плотности записи информации на жестких дисках компьютеров: лазерный прогрев среды перпенд. записи
- 62. Устройства на основе ГМС материалов
- 63. Приложения эффекта гигантского магнитосопротивления СЕНСОРЫ И РАЗВЯЗКИ 0.9 мм
- 64. Проблема – сенсор магнитного поля размером ~ 10-20 nm Возможное решение – магнитные наноконтакты Геометрически ограниченная
- 65. На рисунке показана усовершенствованная версия магнитных наноконтактов – наномостик (разработан в Спин МТ А.К. Звездиным с
- 66. Гигантское магнитосопротивление в наноконтактах
- 67. Материалы спинтроники. Магнитные полуметаллы Для работы спинтронных устройств важно получить высокую поляризацию по спину. В некоторых
- 68. Магнитные полупроводники Одна из основных задач спинтроники — это интеграция магнитных систем в полупроводниковую микро- электронику.
- 69. Поэтому развитие полупроводниковой спинтроники пошло по другому пути – не создавать магнитные полупроводники, а инжектировать в
- 70. В 2010 году была предложена еще одна концепция использования полупроводников в спинтронике: создать в магнитном полупроводнике
- 71. Спиновой полевой транзистор На рисунке приведена схема полевого транзистора на спинтронном эффекте. Ферромагнетики 1 и 3
- 72. Спиновый транзистор Джонсона Развитие микроэлектроники способствовало быстро- му переходу от двухконтактных спин электронных устройств к трехконтактным
- 73. Если говорить на языке биполярных транзисторов, то транзистор Джонсона состоит из базы (парамагне- тик), эмиттера и
- 74. Гибридная спинтроника. Транзистор Джонсона имеет некоторые ограничения в использовании. Измеряемые значения напряжения очень малы, и увеличить
- 75. Транзистор Монсма Первым гибридным спин электронным устройством был транзистор Монсма, который представлял собой спин вентиль, заключенный
- 76. SPICE–транзистор Новый шаг в спинтронике — создание SPICE- транзистора (spin-polarized-injection current emitter transistor), т.е. транзистора с
- 77. Спин полевой транзистор Датта-Даса В 1990 году Суприйо Датта (Supriyo Datta) и Бисуоджит Дас (Biswajit Das)
- 78. При этом электроны должны двигаться со скоростью, составляющей 1% от скорости света в вакууме. При до-
- 79. Недостатки Основной недостаток приборов спинтроники — использование разных источников переменного магнитного поля и создание активных областей,
- 80. Рынок Основные сегменты рынка 1)Рынок запоминающих устройств типа flash-памяти. 2)Рынок твердотельных жестких магнитных дисков. 3)Рынок оборудования
- 81. Рынок устройств памяти Мировой объем рынка flash-памяти в 2008 г. ориентировочно составлял 15 млрд. долл. К
- 83. Скачать презентацию