فیزیکدانان آمریکایی برای نخستین بارموفق به کشف اثر هال اسپینی در دمای اتاق شدند. این کشف پس از مدت‌ها تحقیق، یک پیشرفت مهم در زمینه چشمه ذرات الکترونی با اسپین قطبی شده به شمار می‌آید که در شتابدهنده های اسپینترونیک کاربرد دارد.
کشف اثر هال اسپینی در دمای اتاق
| فیزیکدانان آمریکایی برای نخستین بارموفق به کشف اثر هال اسپینی در دمای اتاق شدند. این کشف پس از مدت‌ها تحقیق، یک پیشرفت مهم در زمینه چشمه ذرات الکترونی با اسپین قطبی شده به شمار می‌آید که در شتابدهنده های اسپینترونیک کاربرد دارد. David Awschalom و همکارانش در مرکز محاسبات وتحقیقات دانشگاه کالیفرنیا، اثر هال اسپینی و قطبش اسپینی الکترونها که ناشی از جریان الکتریکی می‌باشد را در لایه‌های نازکی از ZnSe مشاهده نمودند. این مشاهدات در دمای ۱۰ تا ۲۹۵K و با استفاده از طیف‌نگاری KR به دست آمده است. این محققان یافته‌های خود را در مجله Physical Review Letters به چاپ رسانده‌اند. اثر هال اسپینی الکترونها را طبق اسپین آنها از هم جدا می کند. با استفاده از این اثر می توان چشمه‌ای از الکترونهای با اسپین قطبی شده برای کاربرد در ابزارهای اسپینترونیک فراهم نمود. |
| این محققان برای اولین بار در سال ۲۰۰۴ اثر هال اسپینی را در GaAs و در دمای ۲۰K مشاهده نمودند. این اثر شامل یک جریان اسپینی است که در راستای عرضی و عمود بر جریان بار در یک ماده غیرمغناطیسی و در نبود میدان مغناطیسی به وجود می آید. نتیجه‌ای که به دست می آید تجمع قابل اندازه گیری از الکترونهای با اسپین بالا و پایین است که هر کدام از آنها مقابل هم و دوطرف کانال رسانا قرار گرفته‌اند. این پدیده در مبحث در حال رشد اسپینترونیک که در آن از اسپین ذاتی الکترون (به علاوه بار الکتریکی آن) جهت توسعه ابزارهای منطقی استفاده می شود ، کاربرد دارد. با استفاده از این اثر، می توان چشمه‌ای از الکترونهای با اسپین قطبی جهت تزریق به ابزارهای نیمه‌رسانا فراهم آورد. از این الکترونها می‌توان بر حسب وضعیت قطبش اسپینی آنها (بالا یا پایین) جهت انتقال اطلاعات استفاده نمود. به نظر دانشمندانی که این اثر را کشف کرده‌اند ، مزیت منحصر به فرد چنین پدیده‌ای آن است که برای تولید و جداسازی اسپین‌های حالت جامد نیازی به میدان مغناطیسی و یا مواد مغناطیسی نمی‌با شد. در این آزمایش، محققان اثر هال اسپینی را در فیلم‌های نازکی (به ضخامت ۱,۵µm) از ماده نیمه‌رسانای ZnSe مشاهده کردند. محققان دریافتند در دماهای بالاتر، این اثر و زمان همفازی (مدتی که حالت‌های اسپین الکترونی همفاز باقی می‌مانند) و نیز قطبش اسپین‌ها کاهش می‌یابد. شدت قطبش اسپینی در دمای ۲۰K ده برابر دمای اتاق بوده و طول پخش اسپینی هم به همین نسبت از ۹,۱ به ۲,۱ میکرومتر کاهش می یابد. محققان هم اکنون در تلاشند تا راههایی برای تقویت قطبش اسپینی تا سطحی که تقریبا تمام الکترونها قطبی شوند ، به دست آورند. در آزمایش هایی که قبلا توسط این محققان روی GaAs انجام شده بود ، از هر ۱۰۰۰۰ الکترون ، تنها یکی از آنها با اثر هال اسپینی ، دارای اسپین قطبی شده بود. |
