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

      Suomessa on yöllä lämpimämpää kuin Espanjassa – meteorologi kertoo, mistä on kyse

    2. 2

      Poliisi sai tuoreita vihjeitä sarjahukuttajasta – ”Etsintäkuulutettu on nähty aivan äsken”

    3. 3

      Tv:ssä piilotellun Minttu Räikkösen uskalias gaalatyyli julki – asun jujuna näyttävä kaula-aukko ja halkio

    4. 4

      Yksi kuoli rekan pudottua moottoritieltä Lohjalla – erikoinen tapahtumaketju johti karmeaan turmaan

    5. 5

      Jaana, 54, sai Alkosta potkut pitkien kynsien takia: ”Tämän ikäiselle yksikätiselle naiselle ei töitä löydy”

    6. 6

      Pizzalähettiä odotti imatralaisen kodin ovella harvinaisen röyhkeä kohtelu – kolmen pizzan hinnaksi tuli lopulta yli 350 euroa

    7. 7

      Vauvana sairaalasta siepattu nainen kehui kasvattiäitiään: ”Yhdestä virheestä sain parhaimman elämän”

    8. 8

      TMZ: Vastahakoinen koira pakotettiin kuohuvaan veteen – tapahtuiko uuden elokuvan kuvauksissa eläinten kaltoinkohtelua?

    9. 9

      Leo-Pekka Tähti yllätettiin lentokentällä: ”Harvemmin sitä saa tällaista lentolippua”

    10. 10

      Barack Obamalta tivattiin neuvoja seuraajalleen – antoi varoituksen Donald Trumpille

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Tänään tv:ssä: Pihla Viitala täysin alastomana Hollywood-debyyttissään: ”En saanut silmiäni irti hänestä”

    2. 2

      Yle paljasti jo: Autovero pois – ajoneuvo- ja polttoaineveroja lasketaan

    3. 3

      Jaana, 54, sai Alkosta potkut pitkien kynsien takia: ”Tämän ikäiselle yksikätiselle naiselle ei töitä löydy”

    4. 4

      Yksi kuoli rekan pudottua moottoritieltä Lohjalla – erikoinen tapahtumaketju johti karmeaan turmaan

    5. 5

      Axl Smith kirjoitti someen uhmakkaasti – uhrit ahdistuivat: ”Osa on kokenut uhkaavana”

    6. 6

      Kimi Räikkösen saapuminen Hartwall-areenaan oli tarkoin varjeltu salaisuus – ”Sovimme Kimin kanssa, miten nämä asiat hoidetaan”

    7. 7

      Pizzalähettiä odotti imatralaisen kodin ovella harvinaisen röyhkeä kohtelu – kolmen pizzan hinnaksi tuli lopulta yli 350 euroa

    8. 8

      Nainen synnytti salaa vessassa – raskaudesta tietämättömät vanhemmat havahtuivat pamaukseen

    9. 9

      Juopuneet suomalaiskaverukset lensivät ulos baarista juuri ennen ammuskelua – pelastuivat verilöylyltä

    10. 10

      Axl Smithin uhrien joukossa julkisuudesta tuttuja henkilöitä – tapaus tänään käräjillä

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Madonna julkaisi haarovälikuvan – Piers Morgan: ”Oksensin aamupalani”

    2. 2

      Poliisi ampui miehen maaliskuussa – vainajan autosta löytyi kolkko kirje

    3. 3

      Valesotilas yritti huijata – Tiina vedättikin takaisin: ”Naurettiin ukkoni kanssa niin, että mahaan koski”

    4. 4

      Häikäisevän kaunis morsian! Mika Häkkinen ja Marketa pääsivät poroajelun kyytiin – suloiset lapset mukana

    5. 5

      Mikan ja Marketan rakkaustarina – saksalaislehti paljasti kaunottaren menneisyyden

    6. 6

      Perhe etsii vastausta kammottavaan kuvaan – mitä tai mikä ilmestyi yhtäkkiä yöllä kotipihalla otettuun valokuvaan?

    7. 7

      Nainen synnytti salaa vessassa – raskaudesta tietämättömät vanhemmat havahtuivat pamaukseen

    8. 8

      Kolme povekasta blondia: Natalie, 45, sekoitetaan jatkuvasti tyttäriinsä – erotatko kuvista kuka on äiti?

    9. 9

      Patrik Laineen sydän on puhdasta kultaa – vastasi pienen fanin kirjeeseen ikimuistoisella tavalla

    10. 10

      Suomalaisten kasvoilla näkyvä silmälasimalli on auttamattomasti out

    11. Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Suomessa on yöllä lämpimämpää kuin Espanjassa – meteorologi kertoo, mistä on kyse

    2. 2

      Poliisi sai tuoreita vihjeitä sarjahukuttajasta – ”Etsintäkuulutettu on nähty aivan äsken”

    3. 3

      Tv:ssä piilotellun Minttu Räikkösen uskalias gaalatyyli julki – asun jujuna näyttävä kaula-aukko ja halkio

    4. 4

      Yksi kuoli rekan pudottua moottoritieltä Lohjalla – erikoinen tapahtumaketju johti karmeaan turmaan

    5. 5

      Jaana, 54, sai Alkosta potkut pitkien kynsien takia: ”Tämän ikäiselle yksikätiselle naiselle ei töitä löydy”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Tänään tv:ssä: Pihla Viitala täysin alastomana Hollywood-debyyttissään: ”En saanut silmiäni irti hänestä”

    2. 2

      Yle paljasti jo: Autovero pois – ajoneuvo- ja polttoaineveroja lasketaan

    3. 3

      Jaana, 54, sai Alkosta potkut pitkien kynsien takia: ”Tämän ikäiselle yksikätiselle naiselle ei töitä löydy”

    4. 4

      Yksi kuoli rekan pudottua moottoritieltä Lohjalla – erikoinen tapahtumaketju johti karmeaan turmaan

    5. 5

      Axl Smith kirjoitti someen uhmakkaasti – uhrit ahdistuivat: ”Osa on kokenut uhkaavana”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Madonna julkaisi haarovälikuvan – Piers Morgan: ”Oksensin aamupalani”

    2. 2

      Poliisi ampui miehen maaliskuussa – vainajan autosta löytyi kolkko kirje

    3. 3

      Valesotilas yritti huijata – Tiina vedättikin takaisin: ”Naurettiin ukkoni kanssa niin, että mahaan koski”

    4. 4

      Häikäisevän kaunis morsian! Mika Häkkinen ja Marketa pääsivät poroajelun kyytiin – suloiset lapset mukana

    5. 5

      Mikan ja Marketan rakkaustarina – saksalaislehti paljasti kaunottaren menneisyyden

    6. Näytä lisää