Digitoday

Valikko

Spintroniikka pyörähti eteenpäin Suomessa

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

      Mitä turmahuoneiston saunassa tapahtui? 5 avointa kysymystä Vuosaaren tragediasta

    2. 2

      Suolistosyöpä yleistyy myös nuorilla – tunnista nämä 5 oiretta

    3. 3

      Teloituksessa kammottava käänne Alabamassa – teloitettava avasi silmänsä ja haukkoi henkeään

    4. 4

      Kirje viipyi yli viikon postissa – Eero, 32, ei päässyt omaan ylennystilaisuuteensa

    5. 5

      Saara Aalto ja puoliso Meri saivat X Factor -tuotannolta harvinaisen poikkeusluvan – ”Ovat vanhempia kuin muut”

    6. 6

      Italialaisen mallikaunottaren, 42, härski alastonkuva kauhistuttaa faneja – pani isäpuolensa ja näyttelijä-äitinsä ikuistamaan itsensä jooga-asennossa

    7. 7

      Kaksi loukkaantui kolarissa Savonlinnassa – liikenne jumissa onnettomuuspaikalla

    8. 8

      Filippiiniläinen pikaruokalatyöntekijä on kuuluisan kaunottaren kaksoisolento – salaa napatusta kuvasta tuli nettihitti, jopa itse näyttelijä huomioi

    9. 9

      Ystävä petti legendaarisen Sergei Fedorovin – Venäjän supertähti menetti NHL:ssä tienaamansa miljoonat

    10. 10

      EU haluaa kieltää reserviläisten kiväärit – ”He eivät ymmärrä Suomen systeemiä”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Italialaisen mallikaunottaren, 42, härski alastonkuva kauhistuttaa faneja – pani isäpuolensa ja näyttelijä-äitinsä ikuistamaan itsensä jooga-asennossa

    2. 2

      Juho muutti Espanjaan – kämppä on kylmä ja kallis, eikä ilman villasukkia pärjää: ”Välillä pyyhkäisen hometta seinistä”

    3. 3

      Vuosaaren paloasunnossa ei ollut palovaroitinta – äiti ja lapset kuolivat, perheen isä kuuli suruviestin töissä

    4. 4

      Myrkyttääkö narsisti elämääsi? 7 varoitusmerkkiä

    5. 5

      Äidin tekemä Excel-taulukko paljasti kylmän totuuden Nikon tilanteesta – näin poika kuittasi 50 000 € velat

    6. 6

      Kirje viipyi yli viikon postissa – Eero, 32, ei päässyt omaan ylennystilaisuuteensa

    7. 7

      Teloituksessa kammottava käänne Alabamassa – teloitettava avasi silmänsä ja haukkoi henkeään

    8. 8

      Sisäpiirin paljastus: Saara Aallolle maksetaan Lontoossa kaikki, Meri-rakas ja ystävät sinnittelevät – ”Hyödynnämme tarjouksia”

    9. 9

      Kuhmossa iso poliisioperaatio – partioita Oulun ja Itä-Suomen poliisista

    10. 10

      Ylen henkilöstöedustaja nimeää yhtiön sisäisten epäluulojen pesäpaikan: A-Studio

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Poliisi IS:lle: Tällainen tausta Imatran epäillyllä 23-vuotiaalla kolmoismurhaajalla on

    2. 2

      Salkkarit-kaunotar rohkeassa kuvassa – rinnat paistavat läpi henkäyksen ohuesta asusta

    3. 3

      WhatsApp katoaa miljoonista puhelimista – katso, onko omasi listalla

    4. 4

      Hänellä oli Linnan juhlien rohkein iltapuku – IS:n lukijat äänestivät illan räväyttävimmän pukeutujan

    5. 5

      Robinin, 18, Linnan juhlat -asussa mukana yksityiskohta, joka jäi monilta huomaamatta – presidentiltä erityinen pyyntö kättelyjonossa

    6. 6

      Tuulenvire paljasti Donald Trumpin omituisen ”asumokan” – netti sekosi lentokentältä napatusta kuvasta

    7. 7

      Todelliset syyt, joiden vuoksi naiset voihkivat seksin aikana

    8. 8

      Raivostunut Matti Nykänen perui keikkansa Kanarialla – ravintola joutui maksumieheksi: ”V**ut minä mitään keikkaa vedä”

    9. 9

      Linnan jatkoilla nousi hässäkkä – Heikki Lampela ja Hanna Kärpänen sisään vahvassa juhlatunnelmassa: ”Haluan seikkailuja”

    10. 10

      Matti Vanhasen tyrmäävä naisystävä Heidi säväytti Linnassa – sahaperijättären mekko paljasti dekolteen

    11. Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Mitä turmahuoneiston saunassa tapahtui? 5 avointa kysymystä Vuosaaren tragediasta

    2. 2

      Suolistosyöpä yleistyy myös nuorilla – tunnista nämä 5 oiretta

    3. 3

      Teloituksessa kammottava käänne Alabamassa – teloitettava avasi silmänsä ja haukkoi henkeään

    4. 4

      Kirje viipyi yli viikon postissa – Eero, 32, ei päässyt omaan ylennystilaisuuteensa

    5. 5

      Saara Aalto ja puoliso Meri saivat X Factor -tuotannolta harvinaisen poikkeusluvan – ”Ovat vanhempia kuin muut”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Italialaisen mallikaunottaren, 42, härski alastonkuva kauhistuttaa faneja – pani isäpuolensa ja näyttelijä-äitinsä ikuistamaan itsensä jooga-asennossa

    2. 2

      Juho muutti Espanjaan – kämppä on kylmä ja kallis, eikä ilman villasukkia pärjää: ”Välillä pyyhkäisen hometta seinistä”

    3. 3

      Vuosaaren paloasunnossa ei ollut palovaroitinta – äiti ja lapset kuolivat, perheen isä kuuli suruviestin töissä

    4. 4

      Myrkyttääkö narsisti elämääsi? 7 varoitusmerkkiä

    5. 5

      Äidin tekemä Excel-taulukko paljasti kylmän totuuden Nikon tilanteesta – näin poika kuittasi 50 000 € velat

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Poliisi IS:lle: Tällainen tausta Imatran epäillyllä 23-vuotiaalla kolmoismurhaajalla on

    2. 2

      Salkkarit-kaunotar rohkeassa kuvassa – rinnat paistavat läpi henkäyksen ohuesta asusta

    3. 3

      WhatsApp katoaa miljoonista puhelimista – katso, onko omasi listalla

    4. 4

      Hänellä oli Linnan juhlien rohkein iltapuku – IS:n lukijat äänestivät illan räväyttävimmän pukeutujan

    5. 5

      Robinin, 18, Linnan juhlat -asussa mukana yksityiskohta, joka jäi monilta huomaamatta – presidentiltä erityinen pyyntö kättelyjonossa

    6. Näytä lisää