TUESDAY, MAY 18 2021
Följ oss i sociala medier

LATEST NEWS

- News from the industry

Genombrott möjliggör spinntronik av halvledare

Framtida informationsteknologi som utnyttjar elektroners spinn för att bära, bearbeta och överföra information skulle kunna användas i exempelvis kvantdatorer.
Forskare har länge strävat efter att få spinnbaserad informationsteknlogi att fungera vid rumstemperatur. Nu har ett team av forskare från Sverige, Finland och Japan konstruerat en halvledarkomponent där information effektivt kan överföras mellan elektronspinn och ljus vid högre temperaturer. Forskarnas tillvägagångssätt beskrivs i en artikel som publiceras i Nature Photonics.

De flesta känner till att elektroner har negativ laddning, men de har också en annan egenskap, nämligen spinn. Elektronspinn har potential att bidra till utvecklingen av informationsteknologi. Förenklat kan vi föreställa oss spinn som att elektronen roterar kring sin axel, ungefär som jordklotet snurrar runt sin egen axel. Spinntronik är en lovande kandidat för framtida informationsteknologi, som utnyttjar denna kvantegenskap hos elektroner för att lagra, bearbeta och överföra information. Det för med sig flera viktiga fördelar, som högre hastighet och lägre energiförbrukning jämfört med traditionell elektronik.

De senaste decennierna har utvecklingen av spinntronik som baseras på metaller haft stor betydelse för möjligheterna att lagra stora mängder data. Men det skulle finnas flera fördelar med att ta fram spinntronik som bygger på halvledarmaterial, på samma sätt som halvledarteknologi utgör ryggraden i dagens elektronik och fotonik.

– En viktig fördel med spinntronik baserad på halvledare är potentialen att omvandla informationen som representeras av spinntillståndet och överföra den till ljus, och vice versa. Sådan teknologi kallas opto-spinntronik. Det skulle göra det möjligt att integrera spinnbaserad informationsbearbetning och -lagring med optisk informationsöverföring, säger Weimin Chen, professor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi vid Linköpings universitet, som har lett studien.

En hake är att dagens elektronik används i rumstemperatur och varmare. Ett rejält hinder på vägen i utvecklingen av spinntronik har varit att elektronerna tenderar att slumpmässigt växla spinnriktning när temperaturen stiger, så att informationen som kodats med elektronernas spinntillstånd förloras eller blir otydlig. En förutsättning för utveckling av spinntronik baserad på halvledarmaterial är därför att vi kan orientera i princip alla elektroner i samma spinntillstånd och behålla dem så, det vill säga att elektronerna är spinnpolariserade vid rumstemperatur och varmare. Tidigare forskning har uppnått som högst 60 procent elektronspinnpolarisering.

Nu har forskare vid Linköpings universitet, Tampere University och Hokkaido University lyckats uppnå över 90 procent elektronspinnpolarisering vid rumstemperatur. Spinnpolariseringen förblir hög upp till 110 °C. Grunden för framsteget, som beskrivs i Nature Photonics, är den nanostruktur som forskarna har konstruerat av lager av olika halvledarmaterial. Denna opto-spinntronikstruktur innehåller områden i nanoskala som kallas kvantprickar. Varje kvantprick är runt 10 000 gånger mindre än tjockleken på ett hårstrå. När kvantpricken träffas av en elektron avger den ljus, eller mer specifikt en enskild foton vars tillstånd bestäms av elektronens spinn. Kvantprickar anses därför ha stor potential som gränssnitt för att överföra information mellan elektronspinn och ljus i spinntronik, fotonik och kvantdatorer. I den aktuella studien visar forskarteamet att kvantprickens elektronspinn kan styras på avstånd med ett spinnfilter, och vid rumstemperatur.

Kvantprickarna består av indiumarsenid (InAs) och ett lager av galliumkvävearsenid (GaNAs) fungerar som spinnfilter. Mellan dem är ett lager av galliumarsenid (GaAs). Liknande strukturer används redan i optoelektronik baserad på galliumarsenid, och forskarna menar att det kan underlätta integrationen av spinntronik med befintliga elektroniska och fotoniska komponenter.

– Vi är väldigt glada över att våra långsiktiga ansträngningar att öka den kunskap som krävs för att skapa välkontrollerade kvävebaserade halvledare flyttar fram gränsen för spinntronik. Hittills har vi lyckats bra med att använda sådana material i optoelektronik, som högeffektiva solceller och laserdioder. Nu ser vi fram emot att fortsätta det här arbetet och att förena fotonik och spinntronik med en gemensam plattform för ljusbaserad och spinnbaserad informationsteknik, säger professor Mircea Guina, som leder forskargruppen vid Tampere University i Finland.

Forskningen har finansierats med stöd av bland annat Vetenskapsrådet, Stiftelsen för internationalisering av högre utbildning och forskning (STINT), regeringens strategiska satsning Avancerade funktionella material vid Linköpings universitet, Europeiska forskningsrådet ERC, Academy of Finland och Japan Society for the Promotion of Science.

För mer information, kontakta gärna:
Weimin Chen, professor, weimin.chen@liu.se, 013-28 17 95

LATEST NEWS

- News from the industry
5/6/2021
KH-maskin öppnar i JönköpingStrömsnäs förpackningar ökade försäljning under Q1 Bränslepellets löser klimatkris i NederländernaNYHET: Energieffektiv synkronmotor som sätter en ny standardRISE växlar upp inom tillämpad AI - Rekryterar tio AI-forskare till ny centrumbildningFantastisk vecka för flera anläggningar i SverigeSpara tid och energi med en plugg som klarar alla bygguppdragTransportbranschen kan dra viktiga lärdomar från pandeminLogistic Contractor AS inleder samarbete kring en logistiktomt sydväst om OsloFacebook-efterlysning hittade julgäster från Tjeckien
5/5/2021
Grön energi sänker CO2-utsläppen med mer än hälften Länk för länk: Fördelarna med att se hela kedjanNomo förvärvar ABRA KulelagersenteretDoldisen som är navet i det nya restauranglandskapetGeomatikk tecknar avtal med SinfraUltimo Software Solutions går in på den nordiska marknaden På väg med Truckloads of InspirationAcronis säkrar en investering om 250 miljoner USD och värderas till 2,5 miljarder USD
5/4/2021
Nordomatic stärker strategiskt fokus på medarbetare och företagskulturSmart tillverkning & Industri 4.0: Mastercams femdelade vision lyfter framtidens tillverkningFasthållning med vakuum­teknikTvå starka familjföretag fusioneras - Polarica tar det stora klivet för framtidens bärhus tillsammans med Kaskein Marja Falu Mekaniska Verkstad AB förvärvar Svärdsjö Mekano ABManitou 180ATJ är en favorit hos Molins Saxliftar ABHydroscand satsar på ökad kapacitet i automatiserat centrallagerFiber och Elkraft i Norr AB blir en del av VINCI Energies nätverk i SverigeTrend Micro presenterar den första säkerhetslösningen som förhindrar avbrott i industriella kontrollsystemSom svar på elbristen - MVS lanserar hållbar energi­lagringslösningDell Technologies lanserar partnerprogrammet RISE
5/3/2021
Nu byggs Algecos nordligaste entreprenörsboendeToolbar från Edströms Verktyg förbättrar lönsamheten hos WelandSå enkelt är det att boka tågfrakt från Kina till Sverige hos DB SchenkerBolt ny taxiaktör i Linköping och Norrköping – "hög tid att östgötar slipper betala överpris"83 procent har använt en QR-kod för att genomföra en betalning det senaste året – men många känner inte säkerhetsriskerna som finnsAMAZONE lanserar en ny generation av sin självgående växtskyddspruta Pantera.Peab bygger ny containerhamn i SundsvallOptimera först i Sverige att sälja Ekolutions hampafiberisoleringKundanpassade filtreringslösningarNSK-lager ökar driftsäkerheten i drivlinan inom jordbrukssektorn
4/30/2021
Försvarsmakten förnyar maskinparken med ännu fler hjullastare från SweconKollaborativa robotar från ABB hjälper Husqvarna att bli mer kostnadseffektivaFANUC lanserar ny trådgnist modell!Manometer med hastelloy­membran från WIKANy AI och Maskinförordning föreslås av EU-kommissionenTerri släpper ny maskinserie med innovationen Terri AWS som standardIndustrirörmontörsutbildning på Hammarö fortsätter i Monticos regi – stor efterfrågan i branschenABB:s robot IRB 1300 förbättrad med nytt skydd för tuffa miljöer och renrumstillämpningarUpp till kamp för landets hårt kämpande småföretagareRenta expanderar i NorgeSafestate – Startupen som ska förenkla it-säkerhet och skydda svenska företag mot cyberhotFrån Trainee till Team LeaderProcessindustrin lockar - många kvinnliga sökande till YH-utbildningPalo Alto Networks Prisma Cloud får automatiserat skydd för hybrida multi-molnmiljöerJoakim Efraimsson utses till vd för Wästbygg AB
4/29/2021
Exakt reglering vid låga cylinderhastigheterKarl Magnus Skepö är ny säljare på det södra distriktetSchneider Electric lanserar flexibla och lättmonterade armaturen Exiway LightUtan servicetekniker stannar produktionenNy handbok om elsäkerhet i arbetslivetMer etanol i bensin ger stor klimatvinst, borde gjorts tidigare!Guide för gummibeläggningar på stickade arbetshandskar
4/28/2021
SMC lanserar robust och energisnål 2-portsventil
Advertisements