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

      Suomi ensin -johtohahmo raudoissa maijaan, yleisö hurrasi poliisille – näin mielenosoitusleirin purkaminen eteni Helsingissä

    2. 2

      BB-talossa syttyi järkyttävä rähäkkä – turvamiehet ryntäsivät paikalle: Tapahtumaketjulle karu päätös

    3. 3

      DN: Venäläishävittäjä pakotti ruotsalaiskoneen kääntymään – uusia tietoja kohtaamisesta Itämerellä

    4. 4

      Festarikansa jätti jälkeensä täystuhon – sikailukuvat Glastonburyn festivaaleilta kertovat kaiken: siivouskulut yli 800 000 euroa

    5. 5

      Espoolainen Mia käveli aamulla bussipysäkille, kun huomion kiinnitti hautausmaalle kuuluva näky

    6. 6

      Yksityiskoneiden ”valtava kupla” puhkesi – hinnat romahtivat kolmessa vuodessa

    7. 7

      Teemu Selänne valittiin legendojen joukkoon – vasta historian toinen suomalainen NHL:n kunniagalleriassa

    8. 8

      Uskomaton video: ruotsalainen Axel lentää itse tekemällään kopterilla, jota kannattelee 76 moottoria

    9. 9

      10 tärkeää sääntöä satunnaista seksiä harrastavalle

    10. 10

      Vanhat kaunat unohdettu: Prinsessat Madeleine ja Sofia yhteisellä lomalla luksuskohteessa – Sofian laskettuun aikaan vain pari kuukautta

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Livelähetys Prisman kassahihnasta nousi megahitiksi – erityisesti eräs ostohetki synnytti villejäkin teorioita

    2. 2

      Suomalaisnainen juoksi maratonin Pohjois-Koreassa – rajalla paljastuivat Auran, 26, ottamat kielletyt kuvat: ”Sellaisia ei saanut näkyä”

    3. 3

      Onko sinullakin viinanaama? Vertaa tätä kuvaa peilikuvaasi

    4. 4

      Video: käsittämätön raekuuro pakotti autoilijat tien sivuun valtatiellä – ”En ole eläessäni nähnyt yhtä rankkaa”

    5. 5

      Espoolainen Mia käveli aamulla bussipysäkille, kun huomion kiinnitti hautausmaalle kuuluva näky

    6. 6

      Video: nyt tulee kunnon tulipunainen hellemassa kohti Suomea – kunnes se törmää ”helteidentorjunta­bunkkeriin”

    7. 7

      Ujon maalaistytön äärimmäinen muodonmuutos ihmisbarbieksi – Victorian, 33, ulkonäkö jakaa mielipiteitä: ”Miehet palvovat minua”

    8. 8

      Sote repii taas hallitusta – Vanhaselta suorat sanat ministerille: ”Käsittämätön ehdotus”

    9. 9

      Gmailiin iso muutos: ”Teemme asiasta päivänselvän”

    10. 10

      Vuoden Yhdysvalloissa kateissa ollut teini löytyi 31-vuotiaan sieppaajansa luota

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Naisen alastoman ruumiin vierestä löytyi kastikekauha, jonka hirvittävä tarkoitus selvisi pian poliisille – missä ovat heidän murhaajansa?

    2. 2

      Kesäyö innosti pariskunnan niin villiin seksiin, ettei tuhoilta vältytty – leirintäalueen johtaja kertoo näkymästä, joka ei unohdu

    3. 3

      Yksi tehtävä juhannusaatolta herätti kysymyksiä Hämeen poliisissa: ”Mitä ihmettä ihmisten mielessä liikkuu”

    4. 4

      Kasperi Kapanen toi kanadalaisrakkaansa Suomeen – 18-vuotias Annika käänsi katseita Kuopion rannoilla pepun paljastavissa bikineissä

    5. 5

      Suomalaisseurueen kotimatka Kroatiasta tyssäsi, kun kännykkään kilahti viesti – ”Loput 120 seisoivat kentällä tumput suorina ja ihmettelivät”

    6. 6

      Martina Aitolehden kipujen syy selvisi: Lääkäriltä tyly tuomio – ”Kyyneleethän siinä pääsi”

    7. 7

      Pirullisen vaikea tarkkuustesti testaa hoksottimesi

    8. 8

      Entinen miljonääri luopui kaikesta ja muutti hökkeliin autiolle saarelle – 20 vuotta eikä ole katunut päivääkään

    9. 9

      Kotihälytyskeikalla odotti näky, joka riipaisi jopa vanhan sosiaalityöntekijän sydäntä – viranomaiset vetoavat juhannusjuhlijoihin

    10. 10

      Kris Jennerin paljastavasta salikuvasta löytyi nolo moka: kuvanmuokkaus meni pahasti pieleen – jopa fanit kritisoivat: ”Surullista!”

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Suomi ensin -johtohahmo raudoissa maijaan, yleisö hurrasi poliisille – näin mielenosoitusleirin purkaminen eteni Helsingissä

    2. 2

      BB-talossa syttyi järkyttävä rähäkkä – turvamiehet ryntäsivät paikalle: Tapahtumaketjulle karu päätös

    3. 3

      DN: Venäläishävittäjä pakotti ruotsalaiskoneen kääntymään – uusia tietoja kohtaamisesta Itämerellä

    4. 4

      Festarikansa jätti jälkeensä täystuhon – sikailukuvat Glastonburyn festivaaleilta kertovat kaiken: siivouskulut yli 800 000 euroa

    5. 5

      Espoolainen Mia käveli aamulla bussipysäkille, kun huomion kiinnitti hautausmaalle kuuluva näky

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Livelähetys Prisman kassahihnasta nousi megahitiksi – erityisesti eräs ostohetki synnytti villejäkin teorioita

    2. 2

      Suomalaisnainen juoksi maratonin Pohjois-Koreassa – rajalla paljastuivat Auran, 26, ottamat kielletyt kuvat: ”Sellaisia ei saanut näkyä”

    3. 3

      Onko sinullakin viinanaama? Vertaa tätä kuvaa peilikuvaasi

    4. 4

      Video: käsittämätön raekuuro pakotti autoilijat tien sivuun valtatiellä – ”En ole eläessäni nähnyt yhtä rankkaa”

    5. 5

      Espoolainen Mia käveli aamulla bussipysäkille, kun huomion kiinnitti hautausmaalle kuuluva näky

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Naisen alastoman ruumiin vierestä löytyi kastikekauha, jonka hirvittävä tarkoitus selvisi pian poliisille – missä ovat heidän murhaajansa?

    2. 2

      Kesäyö innosti pariskunnan niin villiin seksiin, ettei tuhoilta vältytty – leirintäalueen johtaja kertoo näkymästä, joka ei unohdu

    3. 3

      Yksi tehtävä juhannusaatolta herätti kysymyksiä Hämeen poliisissa: ”Mitä ihmettä ihmisten mielessä liikkuu”

    4. 4

      Kasperi Kapanen toi kanadalaisrakkaansa Suomeen – 18-vuotias Annika käänsi katseita Kuopion rannoilla pepun paljastavissa bikineissä

    5. 5

      Suomalaisseurueen kotimatka Kroatiasta tyssäsi, kun kännykkään kilahti viesti – ”Loput 120 seisoivat kentällä tumput suorina ja ihmettelivät”

    6. Näytä lisää