Was ist Spintronik?
Die Spintronik ist eine im Entstehen begriffene Form der Elektronik, bei der der magnetische Zustand ( Spin ) von Elektronen zum Kodieren und Verarbeiten von Daten verwendet wird, anstatt elektrische Ladung zu verwenden. Technisch gesehen ist Spin eine Quanteneigenschaft, die eng mit dem Magnetismus verwandt ist, aber nicht genau dasselbe ist. Die Spintronik wird daher manchmal als Ausnutzung von Quanteneffekten angesehen. Ein Elektron kann abhängig von seiner magnetischen Ausrichtung entweder einen Aufwärts- oder einen Abwärtsspin besitzen. Der Magnetismus von ferroelektrischen Materialien, Nichtleitern, die polarisiert werden, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt werden, existiert, weil viele der Elektronen in solchen Objekten alle den gleichen Spin haben.
Die Spintronik, auch als Magnetoelektronik bekannt, hat das Potenzial, zum idealen Speichermedium für die Datenverarbeitung zu werden. Es wurde behauptet, dass der spintronische Speicher oder MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) das Potenzial hat, die Geschwindigkeit des SRAM (Static RAM), die Dichte des DRAM (Dynamic RAM) und die Nichtflüchtigkeit des Flash-Speichers zu erreichen. Nichtflüchtigkeit bedeutet, dass die Daten beim Ausschalten der Stromversorgung noch verschlüsselt sind. Die Spintronik wurde auch als Schritt in Richtung Quantencomputing bezeichnet.
Aufgrund seiner Nichtflüchtigkeit könnte MRAM oder eine andere Spintronik eines Tages verwendet werden, um sofortige Ergebnisse auf Computern und äußerst praktischen Speichern, Speichergeräten und Batterien zu erzielen. Die Technologie könnte auch verwendet werden, um elektronische Geräte herzustellen, die kleiner und schneller sind und weniger Strom verbrauchen. Es wird prognostiziert, dass MRAM-Geräte bis 2010 im Handel erhältlich sein werden, während andere Spintronics-Geräte in den frühen Teenagern folgen werden.
Der erste allgemein anerkannte Durchbruch in der Spintronik war die Nutzung des Riesenmagnetwiderstands (GMR), einer Technologie, die heute in den Leseköpfen der meisten Festplatten eingesetzt wird. GMR und andere Spintronics können verwendet werden, um extrem kleine Magnetfelder zu erfassen, indem ein nichtmagnetisches Material verwendet wird, das sich zwischen zwei Magnetplatten befindet. Dieses Material ändert seinen spezifischen elektrischen Widerstand aufgrund der magnetischen Ausrichtung der Platten schnell. GMR kann 100-mal stärker sein als gewöhnlicher Magnetwiderstand. Manchmal werden GMR-Geräte als Spin Valves bezeichnet .
Das Synthetisieren von MRAM-basierten Vorrichtungen kann praktisch sein, da die beteiligten Herstellungstechniken viel mit herkömmlichen Siliziumhalbleiterherstellungstechniken gemeinsam haben. Vorschläge für elektronisch / magnetisch integrierte Geräte sind weit verbreitet. Im Jahr 2002 gab IBM bekannt, dass sie eine Speicherkapazität von einer Billion Bits pro Quadratzoll in einem Prototyp-Speichergerät erreicht hatten.