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

      Uimapukumalli Chrissy Teigen jakoi rehellisen kuvan reisistään – miehet hämmentyivät: ”Olen katsonut tätä jo minuutin, ja...”

    2. 2

      Jasmin Mäntylä poseeraa topless-kuvassa pelkkä pyyhe lanteillaan – lähettää viestin Instagram-seuraajilleen

    3. 3

      Psykologi lataa: ADHD-tyyppisistä oireista suuri osa johtuu vanhemmuuden puutteesta

    4. 4

      Silminnäkijältä paljastus traagisesta ralliturmasta – uhria yritettiin varoittaa: ”Me kaikki huusimme hänelle”

    5. 5

      Trump nousee valtaan tänään – seurauksena 10 suurta muutosta Yhdysvalloissa?

    6. 6

      Juo aamulla vettä tyhjään vatsaan – 8 mahtavaa vaikutusta

    7. 7

      Serbian seksikkäin laulaja Milica, 25, purskahti korsetistaan ulos kesken keikan – yleisö villiintyi

    8. 8

      Kimi Räikkönen yllätti Helsingissä – marssi kentälle harrastesarjan ottelussa

    9. 9

      Nöyrä ryöstäjä iski Itä-Pakilassa – pyysi anteeksi jo kaupasta lähtiessään

    10. 10

      EK3: Ogier ajoi ojaan – Hänninen ja Latvala hyvissä asemissa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Juo aamulla vettä tyhjään vatsaan – 8 mahtavaa vaikutusta

    2. 2

      Dramaattiset kuvat: Myrskypuuska romahdutti rakenteilla olleen, yli 100-neliöisen talon maan tasalle Kuopiossa

    3. 3

      Serbian seksikkäin laulaja Milica, 25, purskahti korsetistaan ulos kesken keikan – yleisö villiintyi

    4. 4

      Edelleen kateissa oleva sarjahukuttaja oli palkittu karjatilallinen – sitten tapahtui jotakin

    5. 5

      Vuoden 2000 Renault Meganella ajava työtön Tommi, 36, kauhistui Bernerin suunnitelmasta: Valittava joko auto tai ruoka

    6. 6

      Naisen tappanut Melrose Place -tähti ensimmäisessä haastattelussa tuomionsa jälkeen – avautuu vankilan kauhuista

    7. 7

      Psykologi lataa: ADHD-tyyppisistä oireista suuri osa johtuu vanhemmuuden puutteesta

    8. 8

      Mies oli kaljalla kavereidensa kanssa: Keksi ”nerokkaan” tavan huijata naiselleen olevansa omassa pedissään – ”Taas yksi syy olla luottamatta miehiin”

    9. 9

      Kommentti: Käsittämätöntä toimintaa – Ampumahiihtoliitto alistui Kaisa Mäkäräisen vaatimuksesta

    10. 10

      Yhdeksän kohdan rautalankamalli – tätä liikenneuudistus toteutuessaan tarkoittaa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Madonna julkaisi haarovälikuvan – Piers Morgan: ”Oksensin aamupalani”

    2. 2

      Juo aamulla vettä tyhjään vatsaan – 8 mahtavaa vaikutusta

    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

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

    10. 10

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

    11. Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Uimapukumalli Chrissy Teigen jakoi rehellisen kuvan reisistään – miehet hämmentyivät: ”Olen katsonut tätä jo minuutin, ja...”

    2. 2

      Jasmin Mäntylä poseeraa topless-kuvassa pelkkä pyyhe lanteillaan – lähettää viestin Instagram-seuraajilleen

    3. 3

      Psykologi lataa: ADHD-tyyppisistä oireista suuri osa johtuu vanhemmuuden puutteesta

    4. 4

      Silminnäkijältä paljastus traagisesta ralliturmasta – uhria yritettiin varoittaa: ”Me kaikki huusimme hänelle”

    5. 5

      Trump nousee valtaan tänään – seurauksena 10 suurta muutosta Yhdysvalloissa?

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Juo aamulla vettä tyhjään vatsaan – 8 mahtavaa vaikutusta

    2. 2

      Dramaattiset kuvat: Myrskypuuska romahdutti rakenteilla olleen, yli 100-neliöisen talon maan tasalle Kuopiossa

    3. 3

      Serbian seksikkäin laulaja Milica, 25, purskahti korsetistaan ulos kesken keikan – yleisö villiintyi

    4. 4

      Edelleen kateissa oleva sarjahukuttaja oli palkittu karjatilallinen – sitten tapahtui jotakin

    5. 5

      Vuoden 2000 Renault Meganella ajava työtön Tommi, 36, kauhistui Bernerin suunnitelmasta: Valittava joko auto tai ruoka

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Madonna julkaisi haarovälikuvan – Piers Morgan: ”Oksensin aamupalani”

    2. 2

      Juo aamulla vettä tyhjään vatsaan – 8 mahtavaa vaikutusta

    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