نانو (اسپینترونیک) اسپین یا همان تکانه زاویه ای ذاتی الکترون بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک (دکترای آموزشی)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )
نکته: اکثر ادواتی، که امروزه در صنعت نانو _ میکرو الکترونیک مورد استفاده قرار میگیرند، از بار الکترون برای برقراری ارتباط و ذخیره سازی اطلاعات استفاده میکنند و در ساخت نانو چیپ ها و نانو سوییچ ها بیشتر کاربرد دارد.
در فناوری نانو اسپینترونیک، اسپین یا همان تکانه زاویه ای ذاتی الکترون محسوب میشود نحوه استفاده منظور این عامل برای دو کشف مهم بر اساس این فناوری را شکل دادند. نخست پدیده تونلزنی مقاومت پیشبینی شد. بر اساس این پدیده میتوان میزان تونلزنی الکترون از یک لایه عایق را مغناطیسی با قراردادن دو لایه فرومغناطیس در دو طرف آن و دستکاری جهت گیری نسبی مغناطش این دو گفته میشود. اما این پدیده به تنهایی قابلیت لایه کنترل کرد.
این ساختار نانو اسپین و اتصال تونل مغناطیسی به کارگیری در صنعت را نداشت؛ برای تغییر مغناطیس لایه فرومغناطیس باید از یک میدان مغناطیسی خارجی استفاده میشد که این کار خود مشکلات زیادی را پیشِرو داشت. در این صورت امکان تغییر مغناطیس با استفاده از جریان 1 اسپینی وجود دارد، عملاً امکان استفاده از پدیده تونلزنی مقاومت مغناطیسی را فراهم آورد. به این گفته میشود ؛روش برای تغییر مغناطیس انتقال گشتاور اسپین با استفاده از این فناوری میتوان یک مقاومت متغیر ساخت. مقاومت متغیر میتواند هم برای ذخیره سازی اطلاعات و هم برای کلیدزنی استفاده میشود. سازوکار عملکرد این فناوری برای تغییر مقاومت تعریف شده است.
نانو الکترونهای اسپین مخالف و تونل زنی بین نانو لایه های الکترونیکی
وقتی جریان از سمت لایه پایین که مغناطیس آن ثابت و بدون تغییر است وارد اتصال میشود، آن دسته از الکترونها، که اسپین در راستای مغناطیس این لایه دارند، امکان تونلزنی یافته و وارد لایه فرومغناطیس بالایی میشوند. در نتیجه مغناطیس لایه بالایی همراستا با لایه پایین خواهد شد و این امر سبب کاهش مقاومت در این اتصال میشود. اما اگر جریان از لایه بالایی که امکان تغییر در مغناطیس را دارد، وارد اتصال شود، الکترونهایی که اسپین مخالف با راستای مغناطش لایه پایین دارند بازتاب مییابند و امکان تونل زنی نخواهند داشت. در نتیجه مغناطیس لایه بالایی خلاف جهت لایه پایین شده و مقاومت اتصال افزایش میابد.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )