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

      Teinityttö julkaisi hervottoman kuvaparin äidistään kostean illanvieton jälkeen – kiusallinen kuva villitsee somessa: ”Lauantai ja sunnuntai”

    2. 2

      Prinssi Carl Philip ja Sofia: vauva tulossa!

    3. 3

      Heikki Paasosen twiitti raivostuttaa somessa – tästä on kyse

    4. 4

      Nuori nainen kuoli kesähelteellä kotisohvalle – vainajien asuntoja siivoava Riitta kertoo uransa rankimmasta keikasta

    5. 5

      Thames-jokeen Lontoon terrori-iskussa syöksynyt nainen tunnistettu – Andreea, 29, oli juhlimassa kihlattunsa syntymäpäivää

    6. 6

      Mies yritti ajaa väkijoukkoon Belgiassa – ajoneuvosta löytyi ase

    7. 7

      HS: Toni, 41, meni flunssan vuoksi lääkäriin – sai tietää sairastavansa aidsia

    8. 8

      Suomen suurin maataloustuki oli 2 277 186 € – katso lista jättitukien saajista

    9. 9

      Rouva Tellervo Koiviston koskettavat sanat: ”Ilman Maunon kaatumista olisimme olleet kotona yhdessä loppuun asti”

    10. 10

      Trumpin Floridan-matkat ajavat salaisen palvelun vararikkoon – anoivat 60 miljoonaa lisää rahaa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Teinityttö tervehti tuntematonta miestä koulumatkalla – siitä käynnistyi painajainen

    2. 2

      IS seurasi tapahtumien etenemistä: Terrori-isku parlamentin luona Lontoossa – 4 kuoli

    3. 3

      Savonlinnan torilla leimahti sota ilmaisista makkaroista – ”Mikään ei tunnu tehoavan”

    4. 4

      Palkka 30 000 euroa/vuosi, koulutusta ei tarvita – yksi vaatimus autotehtaalla kuitenkin on

    5. 5

      Vesa Keskinen paljastaa: perhe muuttaa pysyvästi Suomeen – asettuu kartanon sijasta vuokrakotiin

    6. 6

      Rouva Tellervo Koiviston koskettavat sanat: ”Ilman Maunon kaatumista olisimme olleet kotona yhdessä loppuun asti”

    7. 7

      Tavoitteena rautaiset vatsalihakset? Personal trainer paljastaa yleisen virheen, johon moni sortuu

    8. 8

      Poliisi tutkii uutta johtolankaa – ammuttiinko Raisa Räisänen?

    9. 9

      Suomen suurin maataloustuki oli 2 277 186 € – katso lista jättitukien saajista

    10. 10

      Joogaopettaja Kylli Kukk, 46, julkaisi jylhän syntymäpäiväkuvan – pohtii ikääntymistä: ”Rinnat ovat edelleen pystyt”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Pesukoneen takaa tuli hirveä haju – huoltomiehen löytö kertoo karua kieltä suomalaisten uusavuttomuudesta

    2. 2

      Testaa, mikä olisi nimesi, jos olisit vastakkaista sukupuolta

    3. 3

      11 kyytä köllötteli rinteessä – asiantuntija kertoo, kuinka käärmeistä pääsee eroon: ”Se ei tule ikinä takaisin”

    4. 4

      Hirvittävä tapaus paljastui Suomessa: Kolme nuorta miestä oli sukupuoliyhteydessä kolmen pikkulapsen kanssa

    5. 5

      Uusi ennuste: Poikkeuksellinen lämpöaalto vyöryy Suomeen – keskimäärin vain noin kolme kertaa sadassa vuodessa

    6. 6

      Rovaniemen junan lähtö viivästyi yllättäen – konduktööriltä kylmäävä kuulutus: ”Junassa on vakava henkeä uhkaava tilanne”

    7. 7

      Suomen tunnetuin bordelli pyöri Riihimäellä – rattohotelli Bonanzan henkilökunnalla suora ohje lapsiperheiden varalle

    8. 8

      IS seurasi tapahtumien etenemistä: Terrori-isku parlamentin luona Lontoossa – 4 kuoli

    9. 9

      Menestyneen yrittäjäpariskunnan ero muuttui helvetiksi – vaimo teki tempun, joka vei perheenisältä työn, terveyden ja kodin

    10. 10

      Teinityttö tervehti tuntematonta miestä koulumatkalla – siitä käynnistyi painajainen

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Teinityttö julkaisi hervottoman kuvaparin äidistään kostean illanvieton jälkeen – kiusallinen kuva villitsee somessa: ”Lauantai ja sunnuntai”

    2. 2

      Prinssi Carl Philip ja Sofia: vauva tulossa!

    3. 3

      Heikki Paasosen twiitti raivostuttaa somessa – tästä on kyse

    4. 4

      Nuori nainen kuoli kesähelteellä kotisohvalle – vainajien asuntoja siivoava Riitta kertoo uransa rankimmasta keikasta

    5. 5

      Thames-jokeen Lontoon terrori-iskussa syöksynyt nainen tunnistettu – Andreea, 29, oli juhlimassa kihlattunsa syntymäpäivää

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Teinityttö tervehti tuntematonta miestä koulumatkalla – siitä käynnistyi painajainen

    2. 2

      IS seurasi tapahtumien etenemistä: Terrori-isku parlamentin luona Lontoossa – 4 kuoli

    3. 3

      Savonlinnan torilla leimahti sota ilmaisista makkaroista – ”Mikään ei tunnu tehoavan”

    4. 4

      Palkka 30 000 euroa/vuosi, koulutusta ei tarvita – yksi vaatimus autotehtaalla kuitenkin on

    5. 5

      Vesa Keskinen paljastaa: perhe muuttaa pysyvästi Suomeen – asettuu kartanon sijasta vuokrakotiin

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Pesukoneen takaa tuli hirveä haju – huoltomiehen löytö kertoo karua kieltä suomalaisten uusavuttomuudesta

    2. 2

      Testaa, mikä olisi nimesi, jos olisit vastakkaista sukupuolta

    3. 3

      11 kyytä köllötteli rinteessä – asiantuntija kertoo, kuinka käärmeistä pääsee eroon: ”Se ei tule ikinä takaisin”

    4. 4

      Hirvittävä tapaus paljastui Suomessa: Kolme nuorta miestä oli sukupuoliyhteydessä kolmen pikkulapsen kanssa

    5. 5

      Uusi ennuste: Poikkeuksellinen lämpöaalto vyöryy Suomeen – keskimäärin vain noin kolme kertaa sadassa vuodessa

    6. Näytä lisää