Magnetyzm półprzewodników

Specjaliści z amerykańskiego Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) jako pierwsi na świecie udowodnili, że specjalnie skonstruowane urządzenie z półprzewodników wykazuje właściwości magnetyczne.

Ich prace dają nadzieję na powstanie jeszcze mniejszych i bardziej wydajnych urządzeń elektronicznych, które będą zdolne do przechowywania danych w materiale półprzewodnikowym. Specjalne układy scalone nie tylko przetwarzałyby dane, ale miałyby też do nich bezpośredni dostęp, gdyż same by je przechowywały.

Obecnie szeroko wykorzystuje się magnetyzm do przechowywania danych. Zjawisko takie spotkamy zarówno w dyskach twardych jak i w pamięciach flash. Jednak wszystkie tego typu urządzenia bazują na metalach, a przechowane przez siebie informacje muszą najpierw przesłać do półprzewodnikowego układu, który je przetworzy.

Naukowcy z NIST, Korea University i University of Notre Dame potwierdzili, że w półprzewodnikach zachodzi sprzężenie antyferromagnetyczne - w cienkich warstwach półprzewodnika pole magnetyczne jednej warstwy spontanicznie przybiera kierunek przeciwny do kierunku pola warstwy sąsiedniej.

Najczęściej badanym magnetycznym półprzewodnikiem jest arsenek galu, w którym niektóre atomy galu zastąpiono atomami manganu (GaMnAs). Teoretycznie przypuszczano, że jeśli taki materiał przedzielimy cienkim materiałem o niemagnetycznych właściwościach, odpowiedniej grubości i odpowiednich właściwościach elektrycznych, dojdzie do wspomnianego sprzężenia. Jeśli zaś tak się stanie, to można będzie dowolnie przełączać pola magnetycznego jednej z warstw, tworząc spintroniczny układ logiczny, który będzie reagował nie tylko na zmiany pola elektrycznego, ale również i magnetycznego.

Teraz naukowcy pracujący w Centrum Badań Neutronowych NIST wykorzystali spolaryzowaną reflektometrię neutronową za pomocą której badali wielowarstwowe urządzenie półprzewodnikowe. Neutrony penetrują wszystkie warstwy i dostarczają informacji na temat właściwości magnetycznych każdej z nich. Badania wykazały istnienie sprzężenia antyferromagnetycznego.

Zjawisko to zachodzi co prawda w temperaturze -243 stopni Celsjusza, jednak sam fakt, że istnieje, pozwoli na jego badanie, umożliwi zrozumienie magnetyzmu w półprzewodnikach i może umożliwić skonstruowanie półprzewodnika wykazującego właściwości magnetyczne w temperaturze pokojowej.

Mariusz Błoński


Wersja do druku

28.11.2008 r.

Komputer zapobiega... błędom lekarskim, 16:46

Elpida: Pamięci DDR3 w 50 nm, 16:45

01.12.2008 r.

Microsoft (na razie) nie kupi wyszukiwarki Yahoo!, 13:03

Alternatywa dla OLED, 15:29