Что такое спинтроника?

Спинтроника - это зарождающаяся форма электроники, которая использует магнитное состояние ( спин ) электронов для кодирования и обработки данных, а не использует электрический заряд. Технически, спин является квантовым свойством, тесно связанным с магнетизмом, но не совсем таким же. Поэтому спинтронику иногда считают эксплуатирующими квантовыми эффектами. Электрон может обладать спином вверх или вниз , в зависимости от его магнитной ориентации. Магнетизм сегнетоэлектрических материалов, непроводников, которые становятся поляризованными при воздействии электрического поля, существует потому, что многие из электронов в таких объектах имеют одинаковый спин.

Спинтроника, также известная как магнитоэлектроника, может стать идеальным носителем информации для компьютеров. Утверждалось, что спинтронная память или MRAM (магниторезистивная оперативная память) имеет потенциал для достижения скорости SRAM (статической памяти), плотности DRAM (динамической памяти) и энергонезависимой флэш-памяти. Нестабильность означает, что данные все еще закодированы, когда питание отключено. Спинтронику также называют шагом в направлении квантовых вычислений.

Из-за своей нестабильности MRAM или другая спинтроника могут однажды использоваться для мгновенного создания на компьютерах и чрезвычайно удобной памяти, устройств хранения и батарей. Эта технология также может быть использована для создания электронных устройств, которые меньше по размеру и быстрее и потребляют меньше энергии. Предполагается, что устройства MRAM будут коммерчески доступны к 2010 году, а другие устройства спинтроники появятся в раннем подростковом возрасте.

Первым широко признанным прорывом в спинтронике стала эксплуатация гигантского магнитосопротивления, или GMR, технологии, которая сейчас используется в считывающих головках большинства жестких дисков. GMR и другие спинтроники могут использоваться для обнаружения очень малых магнитных полей с помощью немагнитного материала, зажатого между двумя магнитными пластинами. Этот материал быстро меняет свое удельное электрическое сопротивление в зависимости от магнитной ориентации пластин. GMR может быть в 100 раз сильнее обычного магнитосопротивления. Иногда устройства GMR называют спиновыми клапанами .

Синтезирование устройств на основе MRAM может быть удобным, поскольку используемые технологии изготовления имеют много общего с традиционными технологиями производства кремниевых полупроводников. Предложения по электронным / магнитным интегрированным устройствам распространены. В 2002 году IBM объявила, что они достигли емкости хранения в один триллион бит на квадратный дюйм в прототипе устройства хранения.