Digitoday

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

      Video: Venäjän strategiset TU-160 -pommittajat lähestyivät Britannian ilmatilaa – Typhoonit ilmaan Skotlannista

    2. 2

      Aamu-tv:n katsojat järkyttyivät hemmotellun teinin käytöksestä – 18-vuotias höylää surutta isiensä luottokorttia kymmenien tuhansien edestä

    3. 3

      30 vuotta maksajana riitti – ”Puoliso pistää rahansa tuulemaan ja on käsi ojossa pyytämässä minulta lisää”

    4. 4

      Petri, 30, painoi yli 130 kiloa – teki uudenvuodenkrapulassa päätöksen muutoksesta ja on nyt SM-tason juoksija

    5. 5

      Mira oli juuri viemässä koiraa ulos, kun hän kohtasi ovella järkyttävän näyn – ”Kotka oli iskenyt Tupsu-kissaan”

    6. 6

      Tom Jonesin 29-vuotias poika elää kodittomana kadulla – isä ei halua olla lapsensa kanssa missään tekemisissä: ”Lapsi ei ollut suunniteltu”

    7. 7

      Enrique Iglesias ja Anna Kurnikova julkaisivat ensimmäiset kuvat kaksosistaan – hellyttävät pienokaiset hurmaavat

    8. 8

      ”Hassu tunne sydänalassa” voi viedä nuoren sairaalaan – asiantuntijat varoittavat ”pärinäbileistä”

    9. 9

      Olivia todisti hillitöntä tilannetta kuntosalilla: mies lähestyi treenaavia naisia, 21-vuotiaalta ”haiseva” vastaisku

    10. 10

      Porista löytyi surmattu mies

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Autoilija ajoi ikkunat huurussa ABC-asemalle, eikä poliisi ”ollut 20 vuoden aikana nähnyt yhtä tyhmää miestä”

    2. 2

      13 sisarusta löydettiin kammottavista oloista kotoaan Yhdysvalloissa – vanhemmille syytteet kidutuksesta

    3. 3

      Tom Jonesin 29-vuotias poika elää kodittomana kadulla – isä ei halua olla lapsensa kanssa missään tekemisissä: ”Lapsi ei ollut suunniteltu”

    4. 4

      Raivomyräkkä riehuu Ruotsissa – näin myrsky etenee kohti Suomea

    5. 5

      Sebastian Aholle vakavat vammat hirmutaklauksesta – seuralta tuore ilmoitus jatkosta

    6. 6

      Viisikymppinen Marja vapautui avioeron jälkeen harrastamaan seksibileitä ja parinvaihtoa: ”Tämän ikäinen nainen on tosi kuumaa kamaa”

    7. 7

      Kadonneen jäljillä -juontaja Ellen Jokikunnas rehellisenä: Tällainen suosikkisarja on kulissien takana – ”Ei ole ihme, että jotkut peruvat”

    8. 8

      Dokumentti: Venäjällä halutaan Valamon aarteet takaisin ”hinnalla millä hyvänsä” – näin Putin vastasi

    9. 9

      Kalifornian kauhujen talon kaksoiselämä: Facebook-kuvia Disneylandista ja Vegasista, kotona lapset kahlittiin kammottaviin oloihin

    10. 10

      Kaupunki hälytystilassa Japanissa: Kaksi hengenvaarallista pallokalaa kateissa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Äiti aavisti pahaa, kun Sanna-Marin Facebook-kuva oli vaihtunut yöllä – kodista paljastui kauhein mahdollinen painajainen

    2. 2

      Tallinnalaisen 19-vuotiaan fitness-kaunottaren kuvapari omasta takapuolestaan herätti vihaista keskustelua Instagramissa – ”Oletko tosissasi?”

    3. 3

      Nuorukainen palautti pulloja K-Marketiin – hetken kuluttua alkoi naismyyjän piina

    4. 4

      10 asiaa, jotka jokaisen pitäisi hävittää kodistaan heti

    5. 5

      Tällaisia ovat vanhempien naisten seksimatkat Gambiassa – nuoret ”rantapojat” tarjoavat seuraa häkellyttävän aktiivisesti

    6. 6

      Influenssa jyllää nyt koko maassa, perusterveitä aikuisia joutunut sairaalahoitoon – näillä alueilla on eniten tartuntoja

    7. 7

      Tyttö pakeni 13-vuotiaana pahamaineisesta Jumalan lapset -seksikultista – hirvittävät yksityiskohdat paljastuivat tv:ssä

    8. 8

      Kadonneen jäljillä: Oottin, 33, vuosien etsintä päättyi – Thaimaasta löytyneelle pikkuveljelle paljastui murheellinen totuus

    9. 9

      Autoilija ajoi ikkunat huurussa ABC-asemalle, eikä poliisi ”ollut 20 vuoden aikana nähnyt yhtä tyhmää miestä”

    10. 10

      Muistatko vielä hittiyhtye Kwanin Marikon? Vaihtoi täysin alaa: tältä hän näyttää nyt!

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Video: Venäjän strategiset TU-160 -pommittajat lähestyivät Britannian ilmatilaa – Typhoonit ilmaan Skotlannista

    2. 2

      Aamu-tv:n katsojat järkyttyivät hemmotellun teinin käytöksestä – 18-vuotias höylää surutta isiensä luottokorttia kymmenien tuhansien edestä

    3. 3

      30 vuotta maksajana riitti – ”Puoliso pistää rahansa tuulemaan ja on käsi ojossa pyytämässä minulta lisää”

    4. 4

      Petri, 30, painoi yli 130 kiloa – teki uudenvuodenkrapulassa päätöksen muutoksesta ja on nyt SM-tason juoksija

    5. 5

      Mira oli juuri viemässä koiraa ulos, kun hän kohtasi ovella järkyttävän näyn – ”Kotka oli iskenyt Tupsu-kissaan”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Autoilija ajoi ikkunat huurussa ABC-asemalle, eikä poliisi ”ollut 20 vuoden aikana nähnyt yhtä tyhmää miestä”

    2. 2

      13 sisarusta löydettiin kammottavista oloista kotoaan Yhdysvalloissa – vanhemmille syytteet kidutuksesta

    3. 3

      Tom Jonesin 29-vuotias poika elää kodittomana kadulla – isä ei halua olla lapsensa kanssa missään tekemisissä: ”Lapsi ei ollut suunniteltu”

    4. 4

      Raivomyräkkä riehuu Ruotsissa – näin myrsky etenee kohti Suomea

    5. 5

      Sebastian Aholle vakavat vammat hirmutaklauksesta – seuralta tuore ilmoitus jatkosta

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Äiti aavisti pahaa, kun Sanna-Marin Facebook-kuva oli vaihtunut yöllä – kodista paljastui kauhein mahdollinen painajainen

    2. 2

      Tallinnalaisen 19-vuotiaan fitness-kaunottaren kuvapari omasta takapuolestaan herätti vihaista keskustelua Instagramissa – ”Oletko tosissasi?”

    3. 3

      Nuorukainen palautti pulloja K-Marketiin – hetken kuluttua alkoi naismyyjän piina

    4. 4

      10 asiaa, jotka jokaisen pitäisi hävittää kodistaan heti

    5. 5

      Tällaisia ovat vanhempien naisten seksimatkat Gambiassa – nuoret ”rantapojat” tarjoavat seuraa häkellyttävän aktiivisesti

    6. Näytä lisää