Spinelektronik
Die Spinelektronik oder Fluxtronik ist eine Weiterentwicklung der Elektronik, wobei der quantenmechanische Spin von Elektronen ausgenutzt wird, um schnelle Schaltvorgänge zu ermöglichen.
Die in der klassischen Elektronik vewendete elektrische Ladung hat den Nachteil, dass die Kohärenzlänge der Ortswellenfunktion von Elektronen extrem klein ist. Der Spin des Elektrons ist hingegen um einige Größenordnungen stabiler als die Ortswellenfunktion und daher für Quantenbauelemente prinzipiell besser geeignet. Zudem ist die Energie, die für das Umschalten der Spinorientierung benötigt wird, um Größenordnungen kleiner als die Coulomb-Ladeenergie. Dadurch fällt die als durch Verlustleistung entstehende Wärmeentwicklung kleiner aus.
Die Nutzung des Elektronenspins für Halbleiterbauelemente wird als Halbleiter-Spintronik bezeichnet. Spintronik kann jedoch prinzipiell auch mit organischen Materialien realisiert werden.
Die Spintronik verfolgt das Ziel, einzelne Spins mittels optischer oder elektrischer Methoden zu schreiben und zu lesen, sowie Spinpaare kontrolliert zu koppeln. Dies steht im Gegensatz zur Magnetoelektronik, die magnetische Eigenschaften über die Ladungsträgerdichte modifiziert.
Derzeit ist die Spintronik noch in ihrer Erforschung. Forschungsschwerpunkte sind hierbei
- die Injektion spinpolarisierter Elektronen mittels para- und ferromagnetischer Halbleiter und ferromagnetischer Metallcluster
- der Transports von Elektronenspins über Grenzflächen und große Distanzen
- die gezielte Manipulation der Orientierung von Elektronenspins
- die Spin-Spin-Wechselwirkung
- Konzepte zur Entwicklung einer Spin-Elektronik und Spin-Optoelektronik
- die Grundlagen der Spin-Quanteninformationsverarbeitung in Halbleitern
Siehe auch
- Heusler-Kontakt zur Injektion spinpolarisierter Ladungsträger
- Quanten-Hall-Effekt
- Luttinger-Flüssigkeit
- Elektronenspinresonanz (ESR)
- Kernspinresonanz (NMR)
- Josephson-Effekt
- Fluxon
- Speichertechnologien
Weblinks
- Spinelektronik.de
- Spinelektronik - Artikel mit einer verständlichen Einführung
- Spinelektronik - Skriptum des Walther-Meißner-Instituts