Spintronics, טכנולוגיה של הדור הבא שממנף את הספין של אלקטרונים בנוסף המטען שלהם, מחזיק את ההבטחה של מכשירים אלקטרוניים מהירים יותר, יעילים יותר אנרגיה-חסכוניים יותר.בלב של ארכיטקטורות ספיןטרוניקה המוצעות רבות משקרות מוליכים למחצה מגנטיים למחצה - חומרים ייחודיים משלבים את התנהגות המוליכים למחצה עם סדר מגנטי ספונטני.

מה הם מוליכים למחצה?

(המוליכים למחצה של פרנומגנטיים הם מוצקים כי בו זמנית יש פער של להקה סמי-מוליכים למחצה (בדרך כלל 0.5-3 eV) ומגנט ספונטני שיכול להימשך עד לטמפרטורה קריטית, הטמפרטורה הקלי (ראה:0TeloFLT:0TeloFLT 1:2CLT) ו-DLT 3 (מתאים מגנטיים) אשר מקיפים את ה-iFLT 3).

[ההיסטוריה של מוליכים למחצה ferromagnetic החל בשנות ה-60 עם chalcogenides אירופיום, אבל עניין זינק בשנות ה-90 לאחר גילוי של פרומגנטיות ממונעת ב (Ga,Mn) כפי שהראה כי נוכחות של חורים (נושאי תשלום) עשויה לתווך אינטראקציה מגנטית ארוכת טווח בין Mn לוויינים, המוביל ל-F2D2D2D:2CR2N2N2C:

תכונות חשמל חיוניות עבור Spintronics

התועלת של מוליכים למחצה ferromagnetic במכשיר ספיןטרוניקה תלויה באופן ביקורתי במספר פרמטרים חשמליים מקושרים.כל נכס משפיע על האופן שבו זרם ספין-קוטב נוצר, מתפעל ומזהה.

התנהגות וניידות

( ⁇ =FLT:0) ânFLT3 ; ⁇ ) משלב ריכוז נושא (ראה FLT:2ncioFLT 3 או FLT:4puaFLT:5) וניידות נושאת (μ) רצויה להחלפת מכשירים מהירים והפסדים מנוגדים מופחתים.

ריכוז מוביל ותפקידו המגנטי

ב-Moders-mediated ferromagnetism, צפיפות של ספקים חופשיים שולטת ישירות על הכוח והיציבות של סדר מגנטי.ריכוז חור גבוה יותר (Ga,Mn) כמו עלייה FLT:0TreaFLT:1:2CFLT: 2CFMSLT 3, כי יותר ספקים להשתתף ב-Rät-Kal-Kasu-Yidaos (R) הוא לעתים קרובות מקבל חומרים מורכבים כדי לדכאון (N) עם מקיפים יותר) עם מקיפים את ה-Ocp) עם מקיפים יותר מקיפים את ה-TePTNUMD.

המונחים: Polarization

(ה) מידת הקיטוב של הספין-פולג ברמת פרמי – המוגדרת כ (ראה:0) NNIRFreaLT: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

השפעות מגנטיות

מגנטיות (MR) - השינוי בהתנגדות חשמלית בתגובה לשדה מגנטי יישומי - הוא גם בדיקה יסודית של תחבורה ספין אפקט מעשי עבור חיישנים וזיכרון.במוליכים למחצה ferromagnetic, MR יכול להתעורר ממספר מנגנונים: מגנטים אסטרומטיים אותות (AMR), מנהרה מגנטית (RTM) בצומת מגנטי, ומגנטיות ענקיות (GMR) יכולות לתרום לצמצום חומרים אלה בטמפרטורות נמוכות (R) (R) בטמפרטורות מרובות (R) של 30 מטרדכאובים (R) (R) בטמפרטורות מגנטיות) (R) בטמפרטורות מרובות (R) יכולות להיות גבוהות יותר ממטרדכאוכותלות (R) בטמפרטורות מורכבות (R) בטמפרטורות מורכבות (R) בטמפרטורות נמוכות יותר (R) בטמפרטורות נמוכות (R) ו ריבועיות) ב ריבועיות (R) ב , 000).

מכניזם מאחורי נכסים חשמליים

ההתנהגות החשמלית של מוליכים למחצה ferromagnetic קשורה קשר אינטימי לאינטראקציות מיקרוסקופיות בין בצל מגנטי ונושאי מטען.המנגנונים החשובים ביותר כוללים החלפת נושא, היווצרות להקה של אי-אלימות, והפיכה של ספינ-אוביט.

המונחים:Mediated Ferromagnetism

(ב) חומרים DMS, תות מגנטיות (למשל, Mn2+) אינם זוג ישירות משום שהסבבים התלת-ממדיים שלהם מוכנסים מדי, ספקים חופשיים – חורים במוליכים למחצה מסוג P-type – מתווך אינטראקציה חלופית עקיף במיוחד (RKKY אינטראקציה מקומית עם מרחק, לטובת היערכות היקפית כאשר המוביל הוא מספיק גבוה כדי ליצור ספין-F) אפקטים מדויקים יותר של החלפתיים:

התנהגות של Band Conduction

בריכוזים מגנטיים גבוהים, מדינות הנחיתות (למשל, רמות קבלה מושרה Mn-Mon-Mon-oriented) להרחיב לתוך להקה של חוסר יכולת שיכולה להתמזג עם להקת הסגלגלות.הלהקה הזו ממלאת תפקיד כפול: זה מגביר את צפיפות המדינות ברמת פרמי, שיפור סדר מגנטי, אבל גם מציג הפרעה חזקה.

Spin-Orbit Coupling ו-מגנטורנספורט

הפיכה ספינ-אוביט (SOC) מקשרת את התנועה המסתובבת והמקיפה של אלקטרונים, המונה עלייה למגנטי אסטרוטרופי ואפקט האולם האנומי.במוליכים למחצה המקיפים, SOC הוא בדרך כלל חלש (למשל, ב GaAs) אבל יכול להיות משופר על ידי אלמנטים כבדים (Bi, Sb) או תחמוצמי (למשל, אפקט C) כדי ליצור מוליכים למחצה (אופנים) או אפקט זרם חשמלי הנוכחי - כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, או אפקט זרם חשמלי הנוכחי, או מוליכים למחצה, כלומר, או מוליכים למחצה, כלומר, הפונקציה זרם חשמלי (APTS) או ספין-או מופעלת (O.

מערכות חומריות ואופינים חשמליים

(ב) אין מוליכים למחצה פוררומגנטיים אחד עונה על כל הדרישות לספיד אווירי (בקיצור: ⁇ ) למערכות חומריות שונות, המציעות התנגשויות מסחר ייחודיות בין FLT:0.

3-V diute מגנטי Semiconductors: (Ga,Mn) As

(ג) ככל שנותר את DMS שנחקר באופן נרחב ביותר בשל תאימותו עם מבנה hetero מבוסס GaAs. Epitaxial גדל על ידי בטאמפלקס מולקולרית דלת-טמפרטורה נמוכה (LT-MBE) יכול לכלול עד 12% מ"ר: 4Fon" (החומרים החשמליים) הוא גדל בטמפרטורה נמוכה (נמוכה -50-K) עם מהפך מתכתי גבוה לנפח, לעומת זאת, ה-FIR5F1F1F2F2F2F1F1Flow)

Oxide- Based Ferromagnetic Semiconductors

(ה) אוקסנטיים כמו ZnO, TiO2, ו-In2O3 דחוסים עם מתכות מעבר (Co, Fe, Ni) מושכים תשומת לב בגלל תחזיות תיאורטיות של גבוהFLT:0TFLT:1 ird ו- 2CFLT 3 מעל טמפרטורה; למרבה הצער, דיווחים מוקדמים של "פרימנטליות" במערכות אלה היו עלולים להיות נגועות בשלב נמוך יותר מאשר צינורות מגנטיים.

Heusler Alloys and half-Metals

סגסוגת Heusler מלאה כמו Co2MnSi ו- Co2FeAl הם חצי מטראליק ferromagnets עם טבלאות גבוהות מאוד ו-FLT:0TuaFLT:1FLT:2CFeloallic מומים אלקטרו-ממדיים מעל טמפרטורת החדר. בעוד אלה הם בדרך כלל מתכתיים, כמה חברים (למשל, CoMnGe) יכולים להיות מפוכחים על ידי זרם אלקטרו-מפוסקים באופן יעיל יותר ממתכתי.

אתגרים בביצוע חדר-Temperature

עבור מכשירים ספינטרוניים להיות פעיל מבחינה מסחרית, מוליכים למחצה פררומגנטיים חייב לפעול ומעל טמפרטורת החדר.יש כמה מכשולים בסיסיים להישאר.

הגבלת טמפרטורה קארי

(ב) [17] (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שליטה ב Defects and Homogeneity

(התקנים) – אינטגרטיביים, vacancies, Antisites – הם כלולים במוליכים למחצה פרורומגנטיים שגדלו בטמפרטורות נמוכות.הם מציגים מלכודות נושא, פיזור מרכזים, ושכבות מתות מגנטיות המפרקות את ההובלה בשלב אטומי (Gestative-Fgicials) כמו נוסחאות חמצן כפולות, מדמיונות את השכבות השכבות השכבות הרצויות וצמצום של DVerfgic:

אינטגרציה וממשק מכשירים

כל מכשיר ספיןטרוניק מעשי דורש ממשקים בין מוליכים למחצה ferroמגנטיים לבין ערוצים לא מגנטיים (למשל, GaAs, Si, או גרפן) ממשקים אלה סובלים לעתים קרובות משילוב כימי, העברה מטען, והיווצרות של מחסומים שאטקיים שחוסמים את הזרקה של הספין-אונדפסה (אך הבעיה הלא-התנהגותית - מזוהה על ידי שמידטפולט:0 אלטראוטבייטבייטבייטבייטב 1 - 3) באופן יעיל יותר מאשר אם כן, אם כן, כלומר, אם כן, למשל, למשל, לא ניתן לבצע מוליכים למחצה, אלא אם כן, אם כן, למשל, אם כן, אם כן, למשל, באופן טבעי, או יותר נכון, אם כן, אם כן, אם כן, או יותר נכון, למשל, אם כן, עדיף, עדיף, אם כן, אם כן, אם כן, היא התנהגות מתכתיתוליתולטיביתולטיבית, היא התנהגותם היא התנהגות של חומרת, היא התנהגות של חומרתית (Factiveית (Factiveיתולית) יעילה יותר, אם כן, אם כן, היא התנהגות של חומרת) יעילה יותר, אם כן, אם כן, אם כן, אם

יישומים ב Spintronics

למרות האתגרים, מוליכים למחצה פררומגנטיים שימשו כדי להפגין כמה אבני בניין ספיןטרוניק מפתח.

ספין ואלבס וצומת מנהרות מגנטיות

[ה] שסתום הספין מורכב משתי שכבות ferromagnetic נפרדות על ידי חלל לא מגנטי; התנגדות המכשיר משתנה בהתאם להיערכות היחסית של מגנטיזציה. פרנומגנטיות סמיכות מבוסס ספיןאו מגנטיות באמצעות (Ga,Mn) כאלקטרודות ו- GaAs Spacer להראות מגנטיות ברורה, אם כי ההשפעה היא לעתים קרובות קטנה (FLT:0tvealpher 1Fird:2Falr: 3Falr: 3Falr) היו מעלים:2CLT.

« ‪Effect Transistors‬

ספין שדה-אפקט טרנזיטור (Spin FET), המוצע על ידי DTA ו Das בשנת 1990, משתמש מתח שער כדי לשנות את הספין-הקדמה של ספקים מוזרקים ממקור ferroמגנטי לתוך ערוץ מוליכים למחצה. Ferromagnetic Semiconductors הם אטרקטיביים עבור המקור וניקוז מגעים כי הם יכולים, בעיקרון, לספק רמה גבוהה של זריקה.

זיכרון לא-וולטולי ולוגיקה

מעבר MRAM, מוליכים למחצה ferromagnetic יכול לאפשר "לוגיקה spin" שבו מידע מקודד במצב הספין מעובד ללא תשלום הנוכחי. שער הרוב ספין, למשל, משתמש nanomagnets יחד כדי לבצע פעולות בוז מגנטיות. מוליכים למחצה פרנומגנטיים יכולים גם ליצור את הבסיס של מכשירים מולטיפריים, שבו שדה חשמלי שולט מגנטי (או להיפך).

קווי עתיד וגבולות מחקר

תחום המוליכים למחצה הפוררומגנטיים ממשיך להתפתח, מונע על ידי גילוי חומרים חדשים ועל ידי שיפור ההבנה התיאורטית.

שני מרכיבים מגנטיים

(הבידוד של מחסנים זעירים אטומיים כגון Cr2Ge2Te6, CrI3, ו- Fe3GeTe2 פתח מגרש משחקים חדש.חומרי נדרו-קולארי אלה יכולים להיות מפורשים עד כמה שכבות תוך שמירה על סדר מגנטי 2DF2: LT2FT) הם טונה גבוהה באמצעות אלקטרוסטציה אלקטרוליטית: זרם מתכת יכול לגרום למתחים חשמליים אחד-D2D.

חומרים טופולוגיים וספין טקסטורים

אינפורמטיקה (TIs) כמו B2Se3 ו- Sb2Te3 יש מדינות משטח עם ספין-מומנטום נעילה, המציע כמעט 100% ספין-קוטב בטמפרטורת החדר. doping a TI עם זיהומים מגנטיים יכול לגרום למדינה מאומצת מגנטית כי שוברת הסימטריה זמן-reversal, יצירת אולם אלומיניום קוונטי בחומרים אלה אינם אלא קומפוארים מגנטיים למחצה של שטח חשמלי גבוה (Co-ofic) הוא בעל תפקוד חשמלי גבוה מאוד.

בקרת חשמל-אשל של מגנטיות

(הופנה מהדף חשמל ולא זרם), צמצום הפחתת כוח דיסipation. in ferromagnetic Semiconductors, צפיפות נושא (ולכן החלפת ההפיכה) ניתן לקבע על ידי מתח שער שער, כפי שהודגם ב-DMS (Ga,Mn) כטרנסיסטורים חשמליים ב- Multiferroics מאפשר גם לשלוט ישירות של מתח מגנטי: HDD2 מטבולית (Fird) באמצעות שינויים בטמפרטורות מבוזרות) ו-RValricercible).

לסיכום, מוליכים למחצה פרורומגנטיים מציעים פלטפורמה ייחודית לשילוב של מטען ותפקודי ספין, אבל אימוץ מעשי שלהם מתפתל לפתרון האתגרים התאומים של השגת פרנומגנטיות של החדר ושימור תחבורה חשמלית באיכות גבוהה 3:3 המשך חקר של משפחות חומר חדשות - במיוחד 2D מגנטים ומערכות טופולוגיות - אשר מקיפים עם צמיחה מתקדמת וטכניקות אופי, הוא דוחף בהדרגה את הגבולות המתקדמים של קוסמטיקה:2F: תכונות מתקדמות יותר, כמו גם תכונות אלקטרו-F2 אלקטרוניקה קומפקטיות, במיוחד מקיפים יותר, כגון: