Neues von der Spintronic-Forschung
University of California kommt dem multifunktionalen Spintronic einen Schritt näher
Seit Forscher an der Tohuku Universität in Sendai einen magnetischen Halbleiter entwickelt haben, der die CPU-Produktion revolutionieren könnte, ist der Wettbewerb quer durch die Forschungslabore der Welt entbrannt. Spintronic verbindet Halbleitertechnologie und Magnetismus. Es handelt sich hier um ein innovatives und rasant wachsendes Arbeitsgebiet der Festkörperforschung in der Physik. Magnetoelektronische Bauelemente, v.a. in Computern, beruhen auf dem Phänomen, dass beim Transport der Elektronen in diesen Elementen nicht nur die Ladung des Elektrons wichtig ist, sondern auch der "Spin". Der Spin ist eine quantenmechanische Eigenschaft des Elektrons. In Teilaspekten kann er als eine Art Eigendrehung verstanden werden. Spintronic nutzt diesen Spin, also nicht nur die elektrische Ladung der Elektronen. (Vgl.Revolution der Basistechnologie)
Spintronic ist in der Lage, Daten zu verarbeiten und gleichzeitig magnetisch zu speichern. Der in Sendai verwendete Halbleiter besteht aus einer Iridium-Mangan-Arsenid-Legierung. Die Technik befindet sich allerdings noch in der Experimentierphase, denn der Magneteffekt konnte nur bei einer Temperatur von minus 250 Grad Celsius und einer Schaltspannung von 125 Volt erreicht werden.
Das Prinzip, das die japanischen Forscher mit dieser Technik anwenden ist folgendes: Durch einen elektrischen Impuls im Halbleiter kann man ein Magnetfeld ein- und ausschalten. Dadurch ist es möglich, zwischen Prozessor und Speicher quasi umzuschalten. Diese Technik hat Chip-Herstellern einige Türen geöffnet, auch wenn eine Kommerzialisierung des Spintronic noch in einiger Ferne scheint.
Wie die Zeitschrift Nature in ihrer aktuellen Ausgabe berichtet ist man an der University of California in Santa Barbara dem multifunktionalen Spintronic einen Schritt näher gekommen. Professor D. D. Awschalom berichtet, gelang es ihm und seinem Team, einem Grundproblem, nämlich die wirksame Manipulation und Injektion von Spins in Halbleitern, auf den Leib zu rücken. In Versuchen mit GaAs/ZnSe-Heterostrukturen (GaAs = Galliumarsenid; ZnSe = Zinkselenid) zeigte sich, dass sich der Wirkungsgrad bei der Injektion von Spins zwischen 500 bis 4000 Prozent erhöht, wenn eine elektrische Vorspannung verwendet wird. Wie sich herausstellte verhält sich die GaAs Schicht dann wie eine Art kohärent rotierendes "Spin-Reservoir", dass der ZnSe-Schicht kontinuierlich Strom zuführt. Als Resultat erhöht sich die Spin-Transferrate erheblich. Dies eröffnet laut Professor Awschalom neue Perspektiven:
The magnetic and electric responses become interdependent, thus providing a new paradigm for the future development of magneto-electronic semiconductor devices with qualitatively new functionality.