เมื่อ 80 ปีที่แล้ว นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีมีปัญหา: พวกเขาขาดคำอธิบายทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับอนุภาคมูลฐานที่สอดคล้องกับหลักการของทั้งทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์และทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัมที่ตั้งขึ้นใหม่ ในปี 1927 ได้เขียนสมการการเคลื่อนที่เชิงควอนตัมของอิเล็กตรอน แต่สิ่งนี้ไม่ได้คำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคสัมพัทธภาพ ด้วยสถานการณ์นี้ จึงเริ่มหาทางแก้ไข
สมการที่ไดแรคมา
ถึงในปีถัดมาคือทัวร์เดอแรงทาง คณิตศาสตร์ ซึ่งทำนายปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ไม่คาดคิดสองประการ สิ่งแรกคือการมีอยู่ของปฏิอนุภาค ซึ่งได้รับการพิสูจน์ในปี พ.ศ. 2475 ด้วยการค้นพบโพซิตรอน (สารต่อต้านอิเล็กตรอน) ประการที่สองคืออิเล็กตรอนต้องมีโมเมนตัมเชิงมุมภายในหรือ “สปิน”
ซึ่งมีเพียงสองทิศทางที่เป็นไปได้ในสนามแม่เหล็กที่ใช้: ชิดกับสนามหรือ “ขึ้น”; และแนวต้านหรือ “ลง”
อิเล็กตรอนเป็นหัวใจสำคัญของการปฏิวัติไมโครอิเล็กทรอนิกส์ โดยมันถูกขนส่งไปรอบๆ ในเซมิคอนดักเตอร์ (โดยปกติจะเป็นซิลิกอน) เพื่อให้ทรานซิสเตอร์และอุปกรณ์อื่นๆ ดังกล่าวทำงานได้
แต่อุปกรณ์เหล่านี้ซึ่งเป็นรากฐานของทุกอย่างตั้งแต่เตาอบไมโครเวฟไปจนถึงยานสำรวจจักรวาล ใช้ประโยชน์จากประจุของอิเล็กตรอนเท่านั้น ในขณะที่เป็นเวลา 70 ปีหลังจากการค้นพบที่แปลกใหม่ของ การหมุนของอิเล็กตรอนส่วนใหญ่ถูกเพิกเฉยโดยอุปกรณ์และอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์
เหตุผลประการหนึ่งคือความสำเร็จอย่างน่าอัศจรรย์ในการย่อขนาดอุปกรณ์ ในช่วง 40 ปีที่ผ่านมา จำนวนของทรานซิสเตอร์ต่อหน่วยพื้นที่ที่สามารถฝังลงบนชิปซิลิกอนได้ ซึ่งยกตัวอย่างเช่น ควบคุมพลังการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆ 18 เดือน ซึ่งเป็นแนวโน้มที่เรียกว่ากฎของมัวร์
แต่ขณะนี้เรากำลังใกล้ถึงขีดจำกัดอย่างรวดเร็วว่าทรานซิสเตอร์เหล่านี้มีขนาดเล็กและบรรจุแน่นแค่ไหนก่อนที่ความร้อนที่สร้างขึ้นจะไม่สามารถกระจายไปได้เร็วพอ หรือผลกระทบเชิงกลเชิงควอนตัมที่ไม่พึงประสงค์ขัดขวางไม่ให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง หากกฎของมัวร์ยังคงดำเนินต่อไป เราจำเป็นต้องหา
ทางเลือกอื่น
แทนไมโครอิเล็กทรอนิกส์แบบเดิม – ในที่สุดก็ถึงเวลาที่จะใช้ประโยชน์จากการหมุนของอิเล็กตรอนในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ในขณะที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปพึ่งพาเพียงการควบคุมการไหลของประจุ อุปกรณ์ “สปินทรอนิกส์” จะควบคุมการไหลของสปินของอิเล็กตรอน (เรียกว่ากระแสสปิน)
อย่างไรก็ตาม เพื่อให้การปฏิวัติสปินโทรนิกส์เกิดขึ้น นักวิจัยจำเป็นต้องหาวิธีฉีด จัดการ และตรวจจับการหมุนของอิเล็กตรอนในเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากวัสดุเหล่านี้น่าจะยังคงเป็นศูนย์กลางของฟิสิกส์ของอุปกรณ์ในอนาคตอันใกล้ ตามทฤษฎีแล้ว การจัดการสปินควรค่อนข้างตรงไปตรงมา
แต่การฉีดและการตรวจจับสปินภายใต้เงื่อนไขการใช้งานจริงนั้นเป็นความท้าทายอย่างมากความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่การหมุนของอิเล็กตรอนเป็นธุรกิจขนาดใหญ่นอกอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ อันที่จริงแล้ว
ภายในอุปกรณ์ด้วย ซึ่งจะเป็นการเพิ่มระดับอิสระเพิ่มเติม เริ่มวางจำหน่ายแล้ว และวันหนึ่ง
อาจใช้สร้างพีซีที่เปิดใช้งานได้ทันทีอาศัยอิเลคตรอนจำนวนมากที่มีสถานะสปินที่ต้องการซึ่งถูกส่งผ่านส่วนต่อประสานระหว่างโลหะเฟอร์โรแมกเนติกและออกไซด์ของโลหะที่เป็นฉนวน เพื่อให้อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ เป็นไปได้ เราจำเป็นต้องบรรลุลักษณะการทำงานดังกล่าวผ่านอินเทอร์เฟซที่เกิดขึ้น
ระหว่างสารกึ่งตัวนำและวัสดุที่สามารถทำหน้าที่เป็นหัวฉีดหรือตัวตรวจจับสปินอุทธรณ์แม่เหล็กซิลิคอนและแกลเลียมอาร์เซไนด์เป็นสารกึ่งตัวนำที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุด 2 ชนิด ดังนั้นความท้าทายคือการค้นหาวัสดุสปินโพลาไรซ์ กล่าวคือ วัสดุที่สปินของอิเล็กตรอนส่วนใหญ่เรียงตัวในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง
ซึ่งสามารถ
นำมารวมกันได้ ผู้สมัครที่มีแนวโน้มจะเป็น “สารกึ่งตัวนำแม่เหล็กเจือจาง” สารกึ่งตัวนำที่เมื่อเจือด้วยอะตอมที่ไม่บริสุทธิ์แล้วจะแสดงความเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า วิสัยทัศน์อุโมงค์ อย่างไรก็ตาม มีทางเลือกอื่นและแตกต่างโดยพื้นฐานเพื่อให้ได้การฉีดสปิน ในขณะที่นักวิจัยหลายคนมุ่งความสนใจไปที่วัสดุ
แต่คนอื่นๆ ให้เหตุผลว่าหากอิเล็กตรอนโพลาไรซ์แบบสปินสามารถส่งผ่านส่วนต่อประสานระหว่างเซมิคอนดักเตอร์กับโลหะเฟอร์โรแมกเนติกได้ โลหะดังกล่าวก็สามารถใช้เป็นตัวโพลาไรเซอร์ของสปินที่มีประสิทธิภาพสูงได้ นอกจากนี้ เนื่องจากมีการศึกษาอินเทอร์เฟซโลหะมานานหลายทศวรรษ
จึงควรควบคุมคุณสมบัติของอินเทอร์เฟซในโครงสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวได้ง่ายกว่ามากในช่วงปลายทศวรรษ 1990 กลุ่มวิจัยหลายกลุ่มพยายามที่จะฉีดอิเล็กตรอนแบบสปินโพลาไรซ์จากโลหะเฟอร์โรแมกเนติกส์และโลหะผสมที่สะสมไว้บนแกลเลียมอาร์เซไนด์โดยตรง แต่การศึกษาในช่วงต้นเหล่านี้
ประสบความสำเร็จในการฉีดโพลาไรเซชันเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ แนวคิดนี้ได้รับการจัดการเพิ่มเติมในปี 2000 เมื่อ และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยใช้แบบจำลองอย่างง่ายของเครือข่ายตัวต้านทานเพื่อแสดงให้เห็นว่าโพลาไรเซชันของสปินเกือบ 100% เป็นสิ่งจำเป็นในโลหะเฟอร์โรแมกเนติก
เพื่อที่จะฉีดสารที่เป็นประโยชน์ หมุนโพลาไรเซชันในเซมิคอนดักเตอร์ โพลาไรเซชันสูงเช่นนี้เป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ ดังนั้นในช่วงเวลาสั้น ๆ จึงดูเหมือนว่าหัวฉีดสปินของสารกึ่งตัวนำน่าจะเป็นหนทางเดียวที่เป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม มุมมองนี้เปลี่ยนไปในทันที จากนั้นอิเล็กตรอนเหล่านี้
สามารถลอดกลับข้ามสิ่งกีดขวางชอตต์กีเข้าไปในโลหะเฟอร์โรแมกเนติกที่สามารถตรวจจับได้ทางไฟฟ้า ดังนั้นจึงเป็นวิธีการตรวจจับการหมุนของอิเล็กตรอน ตั้งแต่นั้นมา เราพบว่าการแทนที่โลหะเฟอร์โรแมกเนติกชั้นเดียวด้วยสปินวาล์วโลหะ (กล่าวคือ โลหะเฟอร์โรแมกเนติกบางๆ สองชั้นคั่นด้วยชั้นบางๆ ของโลหะที่ไม่ใช่แม่เหล็ก) สามารถกำหนดกระแสที่ไหลเข้าสู่โลหะได้
แนะนำ 666slotclub.com
