Springen naar inhoud

- - - - -

Nieuw 'seebeck spin tunnel effect' benut warmte in silicium


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Wien Ee

    Wien Ee


  • >1k berichten
  • 3133 berichten
  • VIP

Geplaatst op 03 juli 2011 - 11:47

Onderzoekers publiceren over het Seebeck spin tunnel effect. Dit is een nieuw fenomeen waarbij warmte wordt omgezet in een 'spinspanning'. Door een temperatuurverschil aan te leggen hebben de onderzoekers magnetische informatie (spin) overgedragen van een magnetisch materiaal naar silicium, zonder elektrische stroom. Het nieuwe concept maakt ontwikkeling van energiezuinige informatietechnologie mogelijk door functioneel gebruik en hergebruik van warmte.

Magnetische informatie
Elektronische schakelingen en geheugens maken gebruik van lading en het transport daarvan. Een proces dat relatief veel energie kost en warmte produceert. Dit leidt nu al tot problemen in computerchips. Spintronica, echter, kijkt naar een andere eigenschap die het elektron heeft, de 'spin', de basis van magnetisme. Net als de noord- en zuidpool van een magneet wijst de spin in een bepaalde richting. Hiermee kan digitale informatie worden opgeslagen, door bijvoorbeeld een '1' te representeren als spin die omhoog wijst en een '0' als een spin die omlaag wijst. Het bewerken van de magnetische informatie kost minder energie dan het transporteren van lading. Het ultieme doel is dit principe te implementeren in silicium, de bouwsteen van bijna alle elektronische componenten.

Thermische spinstroom
De onderzoekers hebben pure spinstroom gemaakt in een contact tussen silicium en een ferromagneet. Ze gebruiken hierbij alleen een temperatuurverschil, geen elektrische spanning of stroom. Door het temperatuurverschil bewegen elektronen met de ene spin-oriŽntatie van ferromagneet naar het silicium, terwijl precies evenveel elektronen met de andere spin-oriŽntatie de tegenovergestelde weg bewandelen. De hoeveelheid lading blijft dan overal gelijk - er is geen stroom - maar er ontstaat wel een ophoping van spin in het silicium. De oriŽntatie van de spins hangt af van het ferromagnetisch materiaal en draait om wanneer de warme en koude kant van het contact worden omgewisseld. Het effect is dus controleerbaar.

Geplaatste afbeelding
Schematische weergave van de structuur waarin Seebeck spin tunnelen is waargenomen
Het silicium is gescheiden van een ferromagnetische elektrode door een dunne laag oxide. Als een temperatuurverschil tussen ferromagneet en silicium wordt aangelegd, ontstaat een transport van spin naar het silicium. Hiervoor is geen netto ladingsstroom nodig.



Seebeck spin tunnelen
Het Seebeck spin tunnel effect wordt volledig bepaald door het grensvlak tussen ferromagneet en silicium. Het contact bestaat uit een ultradun Ė minder dan een nanometer dik - laagje oxide tussen de ferromagneet en de halfgeleider. Dit laagje werkt als een elektrische barriŤre, waar elektronen slechts doorheen kunnen bewegen door middel van 'tunnelen'. Dit quantummechanische proces is sterk afhankelijk van de spin en de thermische energie van de elektronen. Zo kan de spinstroom opgewekt worden met een temperatuurverschil. Hoe meer het spintransport afhangt van de thermische energie, hoe meer spinstroom. Dit is de sleutel tot verdere optimalisatie.


Bron:
FOM

Wetenschappelijke publicatie:
Jean-Christophe Le Breton, Sandeep Sharma, Hidekazu Saito, Shinji Yuasa & Ron Jansen: Thermal spin current from a ferromagnet to silicon by Seebeck spin tunnelling
Heb je interesse in journalistiek? Wij zoeken versterking! Speurwerk, deel van het team, meer weten: klik.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.




0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures