Digitoday

Valikko

Spintroniikka pyörähti eteenpäin Suomessa

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

      56-vuotiaana menehtyneen Onnen päivät -tähden kuolinsyy selvisi – ystävä kertoo surullisista viimeisistä viikoista

    2. 2

      Miley Cyrusin pikkusiskon ulkonäkö muuttui merkittävästi vain parissa viikossa – uudet kuvat hämmentävät: ”Mitä hänelle tapahtui?”

    3. 3

      Le Peniltä yllättävä ilmoitus: luopuu kansallisen rintaman puheenjohtajuudesta

    4. 4

      Pornoelokuvafestivaali Helsingissä – ohjelmistossa myös suomalainen kulttiklassikko vuodelta 1971

    5. 5

      Huippusuosittu tv-tähti erakoitui ja lukittautui kartanoonsa – nähtiin ensimmäistä kertaa julkisuudessa yli kolmeen vuoteen

    6. 6

      Leijonat saa NHL-maalivahdin MM-kisoihin

    7. 7

      Trumpin muurihanke uhkaa sulkea Yhdysvallat loppuviikosta

    8. 8

      Hups! Demi Mooren, 54, asuvalinta teki tähdelle tepposet – avonainen mekko paljasti rinnan

    9. 9

      Tiedätkö mitä ovat ramu, ebin tai MP? Testaa, hallitsetko nuorisokielen!

    10. 10

      Pirulliset valepoliisit kärkkyvät vanhusten rahoja – tätä asiaa oikea poliisi ei tee koskaan

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Kuvat: Temptation Islandiin uusi pariskunta – Pauliina, 20, rikkoo heti rajat poikaystävän selän takana

    2. 2

      Äänekoskelaista Jukkaa odotti kotona mystinen yllätys – naapuri näki, kuinka kattotiilet lensivät

    3. 3

      Pysäyttävät kuvat pohjoiskorealaiselta moottoritieltä: Leveyttä kuin kiitoradalla, ruuhkat loistavat poissaolollaan

    4. 4

      Minttu Räikkösen hulppea lapsuudenkoti uima-altaineen myynnissä – 7 huonetta ja 558 000 euron hintapyyntö

    5. 5

      Taloyhtiön kanssa ei olisi kannattanut riidellä: pariskunnalle napsahti 3600 euron laatoituksesta 55 000 euron lasku

    6. 6

      Presidenttiehdokas Macronin, 39, ja Brigitte-vaimon, 64, ”kielletty rakkaus” – lukiolaispojan ja opettajan suhde järkytti vanhempia

    7. 7

      Kodin viemäri tukkeutui ja vesi nousi lattialle – asiakas hämmästyi, kun vakuutus ei korvannut

    8. 8

      Kuvat vain viikkoja ennen kuolemaa järkyttivät – 38-kiloiseksi kuihtunut snookerlegenda muistetaan myös hurjasta Suomen-vierailustaan

    9. 9

      Hups! Demi Mooren, 54, asuvalinta teki tähdelle tepposet – avonainen mekko paljasti rinnan

    10. 10

      2-vuotias menehtyi Lammin onnettomuudessa – poika oli turvakaukalossa ketjukolarin viimeisessä autossa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Hätkähdyttävä näky Padasjoen ABC:lla – sotilas asteli kahvilinjastolle rynnäkkökivääri mukanaan

    2. 2

      Äiti kosti poikansa röyhkeän tempun haudan takaa – vanhan äidin rahastaminen ei onnistunutkaan loppuun asti

    3. 3

      Nanna Karalahti ja Jere Karalahti: Ero!

    4. 4

      Nuori nainen julkaisi seksikkään takaapäin otetun kuvan – törkyinen detalji makuuhuoneessa varasti kaikkien huomion

    5. 5

      Samu Haber esitti kuohuttaneen Joutsenlaulu-version tv:ssä – katsojilta yksimielinen tuomio vedolle

    6. 6

      Ulla Appelsinin kommentti: Tragedia, josta arkkipiispa ei twiitannut

    7. 7

      Noloimmat tilanteet seksin aikana – onko itsellesi käynyt näin?

    8. 8

      Poikaystävä jäi kiinni pettämisestä nololla tavalla kesken romanttisen illallisen – ravintolan Facebook-vastaus leviää vauhdilla

    9. 9

      Synkkiä väitteitä: Michael Jacksonin unohdettu poika Blanket, 15, elää onnetonta elämää yksin miljoonakartanossa – ”Hän on itse kasvattanut itsensä”

    10. 10

      Poliisi vahvistaa: Herttoniemenrannasta löytynyt ruumis on kateissa ollut Valtteri Ihalainen

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      56-vuotiaana menehtyneen Onnen päivät -tähden kuolinsyy selvisi – ystävä kertoo surullisista viimeisistä viikoista

    2. 2

      Miley Cyrusin pikkusiskon ulkonäkö muuttui merkittävästi vain parissa viikossa – uudet kuvat hämmentävät: ”Mitä hänelle tapahtui?”

    3. 3

      Le Peniltä yllättävä ilmoitus: luopuu kansallisen rintaman puheenjohtajuudesta

    4. 4

      Pornoelokuvafestivaali Helsingissä – ohjelmistossa myös suomalainen kulttiklassikko vuodelta 1971

    5. 5

      Huippusuosittu tv-tähti erakoitui ja lukittautui kartanoonsa – nähtiin ensimmäistä kertaa julkisuudessa yli kolmeen vuoteen

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Kuvat: Temptation Islandiin uusi pariskunta – Pauliina, 20, rikkoo heti rajat poikaystävän selän takana

    2. 2

      Äänekoskelaista Jukkaa odotti kotona mystinen yllätys – naapuri näki, kuinka kattotiilet lensivät

    3. 3

      Pysäyttävät kuvat pohjoiskorealaiselta moottoritieltä: Leveyttä kuin kiitoradalla, ruuhkat loistavat poissaolollaan

    4. 4

      Minttu Räikkösen hulppea lapsuudenkoti uima-altaineen myynnissä – 7 huonetta ja 558 000 euron hintapyyntö

    5. 5

      Taloyhtiön kanssa ei olisi kannattanut riidellä: pariskunnalle napsahti 3600 euron laatoituksesta 55 000 euron lasku

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Hätkähdyttävä näky Padasjoen ABC:lla – sotilas asteli kahvilinjastolle rynnäkkökivääri mukanaan

    2. 2

      Äiti kosti poikansa röyhkeän tempun haudan takaa – vanhan äidin rahastaminen ei onnistunutkaan loppuun asti

    3. 3

      Nanna Karalahti ja Jere Karalahti: Ero!

    4. 4

      Nuori nainen julkaisi seksikkään takaapäin otetun kuvan – törkyinen detalji makuuhuoneessa varasti kaikkien huomion

    5. 5

      Samu Haber esitti kuohuttaneen Joutsenlaulu-version tv:ssä – katsojilta yksimielinen tuomio vedolle

    6. Näytä lisää