| 0 |
|
Инженеры из Калифорнийского университета, Риверсайд, сообщили о достижениях в спинтронных устройствах, которые помогут привести к новой технологии для вычислений и хранения данных. Они разработали методы для обнаружения сигналов от спинтронных компонентов из недорогих металлов и кремния, которые преодолевают серьезный барьер для широкого применения спинтроники. Раньше такие устройства зависели от сложных структур, в которых использовались редкие и дорогие металлы, такие как платина. Исследователей возглавлял Сандип Кумар (Sandeep Kumar), доцент кафедры машиностроения.
Спинтронные устройства обещают решить серьезные проблемы в современных компьютерах, поскольку последние используют огромное количество электроэнергии и выделяют тепло, которое требует дополнительной энергии для охлаждения. Напротив, спинтронные устройства генерируют мало тепла и используют относительно незначительное количество энергии. Спинтронные компьютеры не требуется энергии для хранения данных в памяти. Они также могут мгновенно загружаться и имеют потенциал стать намного более мощными, чем современные компьютеры.
В то время как электроника зависит от заряда электронов для генерации бинарных единиц или нулей, спинтроника основывается на спинах электронов. Спинтронные материалы регистрируют двоичные данные посредством ориентации спинов «вверх» или «вниз» - подобно северу и югу на стержневых магнитах. Основным препятствием для развития спинтронных устройств является генерирование и обнаружение крайне малых электрических спиновых сигналов в спинтронных материалах.
В одной из статей, опубликованных в журнале «Applied Physics Letters», Кумар и его коллеги сообщили об эффективном методе обнаружения спиновых токов в простом двухслойном сэндвиче из кремния и сплаве никель-железа под названием пермаллой. Все три компонента являются недорогими и могут служить основой для коммерческих спинтронных устройств. Они также работают при комнатной температуре. Слои были созданы с помощью широко используемых процессов производства электроники, называемых распылением.
В своих экспериментах исследователи нагрели одну сторону двуслойного сэндвича пермаллой-кремний, чтобы создать температурный градиент, который генерировал электрическое напряжение в двухслойном сэндвиче. Напряжение было вызвано феноменом, известным как спиновый эффект Зеебека. Инженеры нашли, что они могут обнаружить возникающий спиновый ток в двухслойной структуре из-за другого явления, известного как «обратный спиновый эффект Холла».
Исследователи заявили, что их результаты могут быть применены для эффективного магнитного переключения состояний в компьютерной памяти, и «эти научные прорывы могут дать толчок» развитию таких устройств. В более широком плане они пришли к выводу, что их результаты перемещают вездесущий Si (кремний) в авангард исследований в области спинтроники и закладывают основу энергосберегающих кремниевых спинтронных и калоритронных устройств».
В двух других научных работах исследователи продемонстрировали, что они могут генерировать ключевое свойство для спинтронных материалов, называемое антиферромагнетизмом, в кремнии. Достижение открывает важный путь к коммерческой спинтроники, говорят исследователи, учитывая, что кремний недорогой и может быть изготовлен с использованием зрелой технологии, имеющей долгую историю применения в электронике.
Ферромагнетизм является свойством магнитных материалов, в которых магнитные полюса атомов ориентированы в одном направлении. Напротив, антиферромагнетизм является свойством, в котором напряженности магнитного поля в соседних атомах ориентированы в противоположных направлениях. Эти «магнитные моменты» обусловлены спином электронов в атомах и являются центральными для применения материалов в спинтронике.
В двух работах сообщается об обнаружении антиферромагнетизма в двух типах кремния - n-типа и p-типа, используемых в транзисторах и других электронных компонентах. Полупроводниковый кремний n-типа «легирован» веществами, которые вызывают избыток отрицательно заряженных электронов; и кремний р-типа легирован, чтобы иметь большую концентрацию положительно заряженных дырок. Объединение этих двух типов полупроводников позволяет переключать ток в таких устройствах, как транзисторы, используемые в памяти компьютеров и другой электронике.
Исследователи UCR разработали методы обнаружения сигналов от спинтронных компонентов из недорогих металлов и кремния
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
