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Peter Grünberg Institut
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Spininjektion in Halbleiternanodrähte für zukünfige spinbasierte Elektronik

Jülich, September 2012: Im Gegensatz zu konventionellen elektronischen Schaltkreisen, bei denen die elektrische Ladung für Schaltzwecke genutzt wird, greift man bei der Spinelektronik auf die magnetischen Eigenschaften der Elektronen, dem Spin zurück. Man erwartet, dass spinbasierte Transistoren als Schaltelemente den entsprechenden konventionellen Transistoren hinsichtlich Geschwindigkeit und Leistungsaufnahme deutlich überlegen sind.

Sogenannte III-V Halbleiter, bestehend aus chemischen Elementen der Gruppe III und V, z.B. Indium und Arsen, sind besonders geeignete Materialien um den Elektronenspin in einem Bauelement zu schalten. Gerade für wenige zehn Nanometer breite, drahtförmige Strukturen aus diesen Materialen erwartet man besonders gute Schalteigenschaften. Forschern des Peter Grünberg Instituts und der RWTH Aachen haben einen wichtigen Schritt in diese Richtung getan und Ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Nano Letters veröffentlicht.

Für die Experimente wurden sogenannten Nanodrähte aus dem Material Indiumnitrid benutzt. Der Durchmesser dieser Drähte ist typischerweise um einen Faktor tausend kleiner als das menschliche Haar. Zur Umsetzung der Experimente wurde eine völlig neue Präparationsmethode angewendet, bei der der Nanodraht bis zur Hälfte in ein dielektrisches Material eingebettet ist. Bei den Versuchen wurde eine magnetische Elektrode aus Kobalt, welche den Nanodraht überdeckte, benutzt um den Elektronenspin in einer definierten Richtung in den Nanodraht zu injizieren. Mit Hilfe einer weiteren magnetischen Elektrode aus Kobalt in einigen zehn Nanometern Abstand von der ersten, konnte überprüft werden, ob die Spininjektion gelungen ist. Die experimentellen Ergebnisse zeigten klar, dass die Injektion von Spins einer vorher festgelegten Richtung in einen Halbleiternanodraht möglich ist, was als ein wichtiger Schritt in Richtung einer spinbasierten Elektronik angesehen werden kann.  

Spininjektion in einen InN NanodrahtLinks: Spininjektions-Bauelement mit einem InN Nanodraht. Der Nanodraht ist in ein nichtleitendes Medium eingebettet. Über die Co Kontakte wird der Elektronenspin injiziert. (Rechts:) Spininjektionsmessung: Der elektrische Widerstand reduziert sich, wenn der Magnetismus der beiden Co Elektroden antiparallel ausgerichtet ist. Quelle: Nano Letters
Copyright: Nano Letters

Kontakt:

Sebastian Heedt
Peter Grünberg Institut (PGI-9)
Telefon: 02461 61-2363
s.heedt@fz-juelich.de

Prof. Dr. Thomas Schäpers


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