Интерфейс между спинтроникой и оптоэлектроникой обеспечат квантовые точки

Развитие спинтроники в последние десятилетия было связано с металлами, однако использование полупроводников имеет ряд преимуществ. Самое главное из них это возможность преобразовывать информацию спинового состояния в свет и наоборот.

Эта технология, известная как опто-спинтроника, может позволить объединить обработку и хранение информации на основе спина с передачей данных посредством света.

Необходимым условием развития спинтроники на основе полупроводников является способность поляризовать — переводить в одно спиновое состояние практически все электроны при комнатной и более высоких температурах. В предыдущих работах максимальная спиновая поляризация достигала 60%, чего недостаточно для крупномасштабных практических приложений.

Исследователи из университетов Линчёпинга (Швеция), Тампере (Финляндия) и Хоккайдо (Япония) недавно сообщили, что достигли поляризации электронного спина более 90% при комнатной температуре и до 110 °C. Этот технологический прорыв был достигнут благодаря сконструированной ими опто-спинтронной наноструктуре, которая состоит из слоёв разных полупроводников с так называемыми квантовыми точками. Квантовые точки сделаны из арсенида индия (InAs), а слой арсенида азота галлия (GaNAs) функционирует как фильтр спина. Между ними находится слой арсенида галлия (GaAs).

Поскольку подобные структуры уже применяются в оптоэлектронных технологиях, это может облегчить интеграцию спинтроники с существующими электронными и фотонными компонентами.

Когда спин-поляризованный электрон падает на квантовую точку, он испускает одиночный фотон с состоянием (угловым моментом), определяемым спином электрона. В статье, опубликованной в Nature Photonics, учёные продемонстрировали, что с помощью расположенного рядом спинового фильтра можно удалённо управлять электронным спином квантовых точек при комнатной температуре.

Таким образом, ими доказано, что квантовые точки обладают большим потенциалом в качестве интерфейса для передачи информации между электронным спином и светом в спинтронике, фотонике и квантовых вычислениях.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365