Digitoday

Valikko

Spintroniikka pyörähti eteenpäin Suomessa

Julkaistu:

Huoneenlämpötilan spintroniikka (Spin) -tutkimusprojektin tutkijat ovat ensimmäisinä Euroopassa onnistuneet valmistamaan GaMnN-kerroksia, jotka ovat ferromagneettisia huoneenlämpötilassa.

Kuulostaa monimutkaiselta, mutta kyseisenkaltaisia puolijohteita pidetään yhtenä kiinnostavimmista uusista materiaaliryhmistä elektroniikassa ja optoelektroniikassa pyrittäessä pienentämään elektroniikkakomponenttien kokoa selvästi.

Materiaaleilla on laaja joukko mahdollisia sovellutuksia, joissa elektronin spiniä hyödynnetään elektroniikan komponenteissa. Esimerkkejä ovat magneettiset tallennusvälineet, magneettikenttäanturit, magneettiset ohjatut laitteet, spiniä hyödyntävät transistorit, polarisaatiokontrolloidut optoelektroniikan laitteet ja jopa kvanttilaskenta, Suomen Akatemia luettelee.

Useita toimintoja samaan komponenttiin

GaMnN-kerrosten ominaisuuksia on tutkittu sähköisin, optisin, röntgen- sekä positronimittauksin. Akatemian rahoittama Spin-projekti on neljän tahon eli TKK:n Elektrofysiikan, Optoelektroniikan ja Fysiikan laboratorioiden sekä VTT Mikroelektroniikan muodostama yhteishanke.

Tohtori Markku Sopasen johtamassa Spin-projektissa keskitytään tutkimaan mangaanilla seostettua galliumarsinidia ja galliumnitridia. Galliumnitridi on lupaavin materiaali huoneen lämpötilassa toimivien spintroniikkakomponenttien materiaaliksi.

Projektissa on myös valmistettu ensimmäinen GaMnAs-tunnelidiodikomponentti, jonka sähköiset ominaisuudet riippuvat herkästi magneettikentästä. Nopeita tunnelidiodeja käytetään muun muassa mikroaaltotekniikassa.

Nykysovellukset rajoittuneita

Spintroniikan eli toiselta nimetään magnetoelektroniikan tämänhetkiset sovellukset perustuvat magneettisiin metalleihin. Magneettisten metallien avulla voidaan kuitenkin valmistaa vain muistiin, lukupäähän tai magneettisiin antureihin perustuvia sovelluksia.

Magneettisten puolijohteiden avulla taas voidaan valmistaa sovelluksia muillekin alueille. Niiden suurimpana etuna pidetään sitä, että samaan komponenttiin voidaan integroida monia toimintoja. Näin yksi komponentti voi toimia samanaikaisesti esimerkiksi muistina ja vahvistimena.

Lisäksi puolijohteiden kehittynyt valmistustekniikka mahdollistaa spintroniikan komponenttien integroinnin jo olemassa oleviin sovelluksiin. Monet magneettiset ilmiöt ovat myös voimakkaampia magneettisissa puolijohteissa kuin magneettisissa metalleissa.

Nykyisessä elektroniikassa tiedon käsittely perustuu vain elektronin varaukseen, kun taas spintroniikassa se perustuu varauksen lisäksi elektronin spiniin. Ferromagneettisen aineen spinit saadaan järjestäytymään samansuuntaisiksi ulkoisen magneettikentän avulla ja spinien suunnat säilyvät myös magneettikentän poiskytkemisen jälkeen.

Spintroniikka-komponenttien toiminta perustuu siihen, että samansuuntaisesti tai vastakkaissuuntaisesti järjestäytyneet spinit muuttavat komponentin optisia, sähköisiä ja magneettisia ominaisuuksia.

Tule-ohjelma tukee suomalaista elektroniikka-alaa

Spin-projekti on osa Suomen Akatemian rahoittamaa Tulevaisuuden elektroniikka (Tule) -ohjelmaa, johon kuuluu yhteensä 18 tutkimushanketta. Ohjelman teema-alueisiin kuuluvat piirit ja systeemit, elektroniikan materiaalit, optiikka ja optoelektroniikka sekä nanoelektroniikka.

Ohjelman tavoitteena on luoda pitkäjänteistä ja korkeatasoista perustutkimusta, joka tukee suomalaisen elektroniikka-alan tutkimus- ja kehitystoimintaa ja jonka avulla voidaan innovoida uusia sovelluskohteita.

Ohjelma pyrkii myös osaltaan vahvistamaan tieteellistä osaamista ja tutkimusympäristöjä niillä osa-alueilla, jotka ovat keskeisiä Suomen elektroniikkateollisuuden nykyiselle ja tulevalle kehitykselle sekä tuottamaan kasvun edellyttämää pätevää työvoimaa.

Kommentit

    Näytä lisää

    Näitä luetaan!
    1. 1

      Tulipunainen hellemassa iskee pian Suomeen – tänne Venäjän lämpö saapuu jo huomenna!

    2. 2

      Varas kiipesi ikkunasta asuntoon Turussa – nuori mies juoksi pyyhe lanteilla perään ja nappasi voron kiinni: ”Aika nohevaa toimintaa”

    3. 3

      ”Palopuron puuma” Laura, 40, vaihtoi nuupahtaneen liiton 15 vuotta nuorempaan mieheen: ”Seksi on hyvää”

    4. 4

      Muistatko Tenavatähti Konsta Hietasen? Neljän lapsen isällä sivu-ura – yli 100 keikkaa vuodessa!

    5. 5

      Yhdysvaltain kongressi sopi uusista Venäjä-pakotteista – vastoin Trumpin hallinnon selkeää linjaa: ”Kovat esitykset välttämättömiä”

    6. 6

      Amerikkalaisen unelman loppu: työpaikat palasivat, mutta palkka puolittui

    7. 7

      Danielin, 16, mopoauton uumenista luikerteli suomuinen salamatkustaja – auto vedettiin tien sivuun

    8. 8

      Huume-Eeva oli Bangkokin ensimmäinen suomalainen naisvanki – ”Nukuin 168 vangin seassa”

    9. 9

      Oletko sänkyhommien keltanokka vai ehdoton seksinero? Pane seksitietoutesi testiin!

    10. 10

      Miss Suomi Shirly Karvinen nauttii helteestä – pikkubikinit piukalla

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Naisen lentomatka muuttui ”painajaiseksi” – kuva erikoisesta tapahtumasarjasta villitsee somessa

    2. 2

      ”Palopuron puuma” Laura, 40, vaihtoi nuupahtaneen liiton 15 vuotta nuorempaan mieheen: ”Seksi on hyvää”

    3. 3

      Huume-Eeva oli Bangkokin ensimmäinen suomalainen naisvanki – ”Nukuin 168 vangin seassa”

    4. 4

      ”Turha yrittää kesyttää” – julkkisnaiset kertovat, miksi eivät aja häpykarvojaan

    5. 5

      Katso, oletko rikas vai köyhä – tämän verran keskimääräinen suomalainen omistaa

    6. 6

      Kansainvälisen uintiliiton julkaisema kuva järkyttää – ”Todella nöyryyttävää, epäkunnioittavaa, skandaali”

    7. 7

      Pia, 25, hylkäsi asianajajan työn ja ryhtyi Instagram-tähdeksi – tienaa nyt muhkeat summat povekkailla kuvilla: ”Halusin haastaa itseni”

    8. 8

      Kuvat Suomen kesästä: Festarivieraat kahlasivat tulvivalla kadulla, tennarit upposivat rakeisiin ja salama halkaisi koivun – ”Aika tälli tuli”

    9. 9

      200 risteilymatkustajaa jumissa Saimaan kanavassa – ruoka alkaa loppua, muusikko soittaa Baddingia

    10. 10

      Pasasen perhe kuvasi hätkähdyttävän videon venematkalla – karhu ui vastaan: ”Uskomaton, ainutlaatuinen ja jännittävä tilanne”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Harrastatko sinäkin ”Pirkka-seksiä”? 7 syytä, miksi se on tajuttoman upeaa

    2. 2

      Kansainvälisen uintiliiton julkaisema kuva järkyttää – ”Todella nöyryyttävää, epäkunnioittavaa, skandaali”

    3. 3

      Katso: Tulipunainen hellemassa jysähtää pian jopa koko Suomeen – Ilmatieteen laitoksen video näyttää, millainen helle voi alkaa!

    4. 4

      Teemu Selänteen pojat katsoivat ilmaiseksi keikkaa isänsä luksusjahdilta – lavalla esiintyneeltä Reino Nordinilta osuva kuitti aiheesta

    5. 5

      Venäläisturisteja virtaa Suomeen yllättävästä syystä – näitä hamstrataan nyt kaupoista

    6. 6

      Synkkä juhlailta Salossa – morsian joutui soittamaan poliisin omiin häihinsä

    7. 7

      TMZ: Linkin Parkin solisti Chester Bennington, 41, on kuollut

    8. 8

      Sabina Särkkä narahti uimapukukuvansa muokkaamisesta – kihlatun julkaisu paljasti totuuden: huomaatko eron?

    9. 9

      Nuori nainen lähetti avoimen sairauslomaviestin – pomon reaktio sai itkemään

    10. 10

      8 asiaa, joita pariskunnat tekevät, mutta eivät myönnä sitä – montako kohtaa myönnät?

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Tulipunainen hellemassa iskee pian Suomeen – tänne Venäjän lämpö saapuu jo huomenna!

    2. 2

      Varas kiipesi ikkunasta asuntoon Turussa – nuori mies juoksi pyyhe lanteilla perään ja nappasi voron kiinni: ”Aika nohevaa toimintaa”

    3. 3

      ”Palopuron puuma” Laura, 40, vaihtoi nuupahtaneen liiton 15 vuotta nuorempaan mieheen: ”Seksi on hyvää”

    4. 4

      Muistatko Tenavatähti Konsta Hietasen? Neljän lapsen isällä sivu-ura – yli 100 keikkaa vuodessa!

    5. 5

      Yhdysvaltain kongressi sopi uusista Venäjä-pakotteista – vastoin Trumpin hallinnon selkeää linjaa: ”Kovat esitykset välttämättömiä”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Naisen lentomatka muuttui ”painajaiseksi” – kuva erikoisesta tapahtumasarjasta villitsee somessa

    2. 2

      ”Palopuron puuma” Laura, 40, vaihtoi nuupahtaneen liiton 15 vuotta nuorempaan mieheen: ”Seksi on hyvää”

    3. 3

      Huume-Eeva oli Bangkokin ensimmäinen suomalainen naisvanki – ”Nukuin 168 vangin seassa”

    4. 4

      ”Turha yrittää kesyttää” – julkkisnaiset kertovat, miksi eivät aja häpykarvojaan

    5. 5

      Katso, oletko rikas vai köyhä – tämän verran keskimääräinen suomalainen omistaa

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Harrastatko sinäkin ”Pirkka-seksiä”? 7 syytä, miksi se on tajuttoman upeaa

    2. 2

      Kansainvälisen uintiliiton julkaisema kuva järkyttää – ”Todella nöyryyttävää, epäkunnioittavaa, skandaali”

    3. 3

      Katso: Tulipunainen hellemassa jysähtää pian jopa koko Suomeen – Ilmatieteen laitoksen video näyttää, millainen helle voi alkaa!

    4. 4

      Teemu Selänteen pojat katsoivat ilmaiseksi keikkaa isänsä luksusjahdilta – lavalla esiintyneeltä Reino Nordinilta osuva kuitti aiheesta

    5. 5

      Venäläisturisteja virtaa Suomeen yllättävästä syystä – näitä hamstrataan nyt kaupoista

    6. Näytä lisää