Ausnutzung des Elektronenspins
Die Spinelektronik revolutioniert die aktuelle Funktionsweise elektronischer Geräte. Anstelle der Verwendung elektrischer Ladungen wie Elektronen in Siliciumhalbleitern zur Übermittlung von Informationen und Befehlen zielt die Spinelektronik darauf ab, den Spin eines Elektrons zu verwenden. Das EU-finanzierte SSM-ILOPSH-Projekt ("Single Spin Manipulation in Locally Oxidized p-Type Semiconductor Heterostructures") erforschte den Spin von Elektronen mit der Zielsetzung, die Lebensdauer des Spins zu verlängern. Die Dekohärenz und die Verlängerung der Lebensdauer des Spins sind momentan zentrale Problemstellungen, die von Forschern aus dem Bereich der Spinelektronik bearbeitet werden. Bis jetzt konzentrierte sich die Forschung auf zweidimensionale elektronengasbasierte Nanokonstruktionen. Neuste Entwicklungen auf dem Gebiet zweidimensionaler Lochgase offenbarten eindeutige Anzeichen gebrochenzahliger Quanten-Hall-Effekte, welche eine unglaubliche Genauigkeit bzw. exakte Quantisierung ermöglichen. Durchgeführte Messungen nähern sich einer Genauigkeit im Bereich eines Milliardstels an. Ziel des SSM-ILOPSH-Projekts war die Entwicklung neuer Schemata für die Bestimmung spinabhängiger Materialparameter wie dem G-Faktor und der Bindungsstärke zwischen dem Spin und der Bahn in verschiedenen zweidimensionalen Elektronengas-Nanostrukturen, die durch die lokale anodische Oxidationslithografie per Messungen des Elektronentransports definiert wurden. Diese Forschung ist wichtig bei der Erforschung der Dynamik des Elektronenspins, der Dekohärenz und Relaxation in Quantenpunkten sowie doppelter Quantenpunkt-Halbleiter-Spin-Qbits. Sie ist auch unerlässlich bei der Bestimmung der Bedingungen für einen kohärenten Transfer des Spins in Nanoschaltkreisen sowie bei Detektionsmethoden des Spinstroms. Die Ergebnisse des SSM-ILOPSH-Projekts helfen Wissenschaftlern, kohärente Spinzustände individueller Ladungsträger zu verstehen und zu kontrollieren, dies ist von grundlegender Bedeutung für die Quanteninformatik mithilfe von Festkörpern.
