اسپین جدید در نانوالکترونیک نیمه‌رسانا

یک گروه بین المللی از پژوهشگران که شامل جایرو سینووا، فیزیکدان دانشگاه A&M تگزاس است، خبر از کشف مهمی می‌دهد که اسپین جدیدی را به نانوالکترونیک نیمه‌رسانا و دنیای فناوری اطلاعات معرفی می‌کند. این گروه یک افزاره قابل‌کنترل الکتریکی ساخته است که عملکرد آن بر اسپین الکترون استوار است.

یک گروه بین المللی از پژوهشگران که شامل
جایرو سینووا، فیزیکدان دانشگاه A&M تگزاس است، خبر از کشف مهمی می‌دهد که
اسپین جدیدی را به نانوالکترونیک نیمه‌رسانا و دنیای فناوری اطلاعات معرفی
می‌کند. این گروه یک افزاره قابل‌کنترل الکتریکی ساخته است که عملکرد آن بر
اسپین الکترون استوار است.

این گروه اولین تیمی است که حالت اسپین- مارپیچ را با اثر نابهنجار هال
ادغام کرده است تا یک ترانزیستور اثر میدانی اسپینی (FET) واقعی خلق کند که
در دماهای بالا عمل کرده و یک افزاره منطقی درگاه -AND را تکمیل می‌کند.
پیشنهاد ساخت چنین ترانزیستوری برای اولین بار توسط سوپریو داتا و بیسواجیت
داس از دانشگاه پوردو در سال ۱۹۸۹ مطرح گردید.
 

افزاره تزریق اسپین- هال که بعنوان پایه در این ترانزیستور اثر میدانی اسپینی
استفاده می‌شوند.
سینووا توضیح می‌دهد: “یکی از موانع اصلی
به دستکاری اسپین مربوط می‌شود، حتی ممکن است در حین دستکاری تخریب شود.
اخیراً نشان داده شده است که می‌تواند با انتخاب یک چیدمان ویژه برای
افزاره و دستکاری ماده، اسپین را بدون تخریب دستکاری کرد. همچنین باید
بتوان آن را بدون تخریب آشکارسازی کرد، که ما قادر شدیم با بکارگیری یافته‌هایی
که خودمان شش سال پیش از مطالعات اثر هال اسپینی بدست آوردیم این کار را
انجام دهیم. ترکیب این پژوهش‌های اساسی فیزیکی است که منجر به اولین
ترانزیستور اثر میدانی اسپینی شده است”.

یورگ ووندرلیخ توضیح می‌دهد: “ما از پدیده‌های تازه کشف شده کوانتوم-
نسبیتی برای دستکاری و آشکارسازی اسپین استفاده کردیم تا تمام پدیده‌های
اصلی مفهوم ترانزیستور اسپینی را تایید کرده و به واقعیت تبدیل کنیم”.

برای مشاهده آشکارسازی و دستکاری الکتریکی اسپین، گروه مذکور یک دیود نوری
تخت با طراحی خاص (در مقابل چشمه نوری با قطبش دایروی که معمولا استفاده می‌شود)
ساخت که در کنار کانال ترانزیستور قرار داشت. آنها با تاباندن نور به این
دیود توانستند الکترون‌های تحریک شده بوسیله نور را، بجای الکترون‌های
اسپین- قطبیده معمولی، به داخل کانال ترانزیستور تزریق کنند. برای کنترل
حرکت تقدیمی (“procession”) اسپین‌ها از طریق اثرات کوانتومی، ولتاژهایی به
الکترودهای درگاه – ورودی اعمال گردید. این اثرات – که به نسبیت کوانتومی
مربوط می‌شوند- همچنین مسئول شروع ولتاژهای الکتریکی عرضی در این افزاره می‌باشند
که بعنوان سیگنال خروجی عمل می‌کنند و به جهتگیری حرکت تقدیمی اسپین‌های
الکترونی در کانال این ترانزیستور بستگی دارند.

نتایج این تحقیق در مجله Science منتشر شده است.