Układy elektroniczne oparte na spinie wytwarzane w drodze reakcji chemicznych
W konwencjonalnych urządzeniach obliczeniowych ładunek i spin są wykorzystywane oddzielnie. Ładunek umożliwia wykonywanie obliczeń. Działanie tranzystorów opiera się na kontrolowaniu, za pomocą pola elektrycznego, przepływu ładunku nośników przez materiał półprzewodnikowy. Spin jest natomiast używany do magnetycznego przechowywania danych. Kodowanie informacji przy wykorzystaniu stanu spinu elektronów oprócz ich ładunku może znacznie zwiększyć szybkość obliczeniową i zmniejszyć zużycie energii. Rozcieńczone półprzewodniki ferromagnetyczne (DMS) są najlepiej poznanymi i obiecującymi materiałami do takich urządzeń spinotronowych. Zespół finansowanego ze środków UE projektu IFMGEDMS (Investigation of ferromagnetism in Ge-based diluted magnetic semiconductors) skupiał się na materiałach DMS na bazie germanu. Naukowcy zsyntetyzowali cienkie warstwy germanu domieszkowane manganem, które wykazywały właściwości ferromagnetyczne, co umożliwiło iniekcję spinu. Uzyskane materiały DMS są hodowane na odpowiednich podłożach krzemowych z atomową precyzją metodą epitaksji z wiązki molekularnej. Rentgenowska spektroskopia fotoelektronowa umożliwiła szczegółową charakterystykę strukturalną i magnetyczną warstw germanu domieszkowanych manganem zsyntetyzowanych w różnych warunkach. Naukowcy zdołali zatem zidentyfikować optymalne warunki wzrostu pozwalające na zastosowanie najwyższego stężenia rozcieńczonego manganu. Ponadto odkryli, że porządkowanie magnetyczne i temperaturę Curie można kontrolować poprzez precyzyjne dostosowanie odległości pomiędzy atomami manganu w warstwie rozdzielającej germanu. Badania przeprowadzone w ramach projektu IFMGEDMS umożliwiły opracowanie wysokiej jakości warstw germanu domieszkowanych manganem. W przypadku tego typu nowego materiału półprzewodzącego spin staje się kolejnym nośnikiem informacji, wraz z ładunkiem, którego wykorzystanie w urządzeniach spinotronowych opartych na krzemie zapewni wiele różnych korzyści.
Słowa kluczowe
Półprzewodniki, rozcieńczone półprzewodniki ferromagnetyczne, spinotronika, IFMGEDMS, epitaksja wiązki molekularnej
