Кафедра Физики твердого тела Института физики КФУ...

Кафедра Физики твердого тела Института физики КФУ

МАГНИТНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В СПИНТРОНИКЕ

Л. Р. Тагиров

Казанский федеральный университет Кафедра Физики твердого тела

Лаборатория Физики Магнитных Наноструктур

Содержание Что такое Спинтроника

Эффект гигантского магнитосопротивления (ГМС=GMR)

Приложения эффекта гигантского магнитосопротивления в магнитной записи информации (жесткие диски)

Новые направления уплотнения записи: среды записи,технологии записи, сенсоры для чтения

Приложения эффекта туннельного магнитосопротивления,магниторезистивная память произвольной выборки

Сверхпроводящая спинтроника

Charge plus Spin

Два состояния - бит?Движение носителей заряда в полупроводникахмедленное, рекомбинация электронов и дырок тоже

СПИНовая элекТРОНИКА - СПИНТРОНИКА

Две проекции

Как спин может быть использован в электронике?

Спин S = ½ имеет две проекции на ось квантования: Sz = ±½ ( ) – основа для бинарной записи информации

ПРОБЛЕМА – выбранная проекция электронного спина сохраняется при комнатной температуре очень короткое

время – измеряется в наносекундах (нсек)

ВЫВОД - электронным спином можно манипулировать

в МАГНИТНЫХ НАНОСТРУКТУРАХ – гетероструктурах с характерными размерами, на которых электроны

СОХРАНЯЮТ СВОЙ СПИН

Основа СПИНТРОНИКИ – магнитные наноструктуры

Проф. A. Fert (France)

Проф. P. Gruenberg(Germany)

Nobel Prize 2007

Открытие гигантского магнитосопротивленияв мультислоях Fe/Cr

Проф. Питер Грюнберг в Казани (2007)

Ауд. 2 физ. Раифа

Prof. B. Dieny (France)

Director of SPINTECH Inc.

B. Dieny и др.JAP 69, 4774 (1991)

Концепция спинового клапана Денú

Механизмы гигантского магнитосопротивления

Приложения эффекта гигантскогомагнитосопротивления

СЕНСОРЫИ

РАЗВЯЗКИ

0.9 мм

Применение гигантского магнитосопротивленияв магнитной записи информации – сегодняшний день

Среды для магнитной записи – ферромагнитные металл. пленки, плотность записи – до 3 Гигабит/см2

(1 Гигабит = 1 миллиард бит)(1 нанометр = 1 миллиардная метра)

Головки записи-чтения на эффектегигантского магнитосопротивленияв ферромагнитных мультислоях – ширина дорожки записи – 200 нм,длина записи бита –100 нм

Параллельная и перпендикулярная запись информации – сегодняшний день

HDD ноутбука

Серия - 2006 год2010 – ВСЕ производители

выпускают 500 млн./год

Ближайшее будущее технологии записи

Перспективы увеличения плотности записиинформации на жестких дисках компьютеров:

нанструктурированная среда записи

Квантовый магнитный диск – среда записи, состоящая из ферромагнитных НАНО-столбиков

Плотность записи – от 20 Гб/см2 (слева)до 100 Гб/см2 (справа)

Перспективы увеличения плотности записиинформации на жестких дисках компьютеров:

лазерный прогрев среды перпенд. записи

Проблема – сенсор магнитного поля размером 10-20 nm

Возможное решение – магнитные наноконтакты

Геометрически ограниченная доменная стенка – очень тонкая

Гигантское магнитосопротивление в наноконтактах («баллистическое» магнитосопротивление, КФУ-2001)

H.D. Chopra et al, PRB 71, 024412 (2005)

Nat. Mater. 4, 832 (2005)

Электролитическая технология изготовления,квантование проводимости (КФУ+ КФТИ РАН)

j = σE

Магнитосопротивление в условиях квантования проводимости – квантовый спиновый клапан (КФУ – 2002-2007)

(Л.Р. Тагиров и др., PRB 65, 214419 (2002), J.M.M.M. 258-259, 61 (2003);

M.Ye. Zhuravlev, E.Y. Tsymbal, S.S. Jaswal et al., Appl. Phys. Lett. 83, 3534 (2003))

L.R. Tagirov, K.B. Efetov, in NATO Science Series II (v. 143 ed. by B. Aktaş, L.R. Tagirov and F. Mikailov, 2004), p. 393-417.

H.D. Chopra и др., Nature Materials, v. 4, p. 832 (2005)

Теория (2002-2004)Эксперимент (2005)

Туннельное магнитосопротивление(TMR или TGMR)

Квантовое туннелированиечерез диэлектрический барьер(слой окисла в 1-2 нанометра)

Туннельное магнитосопротивление:как это делается

Туннельное магнитосопротивление:для чего это делается - ТМРАМ

H. Ohno -> 2011

ТМРАМ в сравнении с другими

Сверхпроводящая ячейка памяти Бисли (M.Beasley)

[Applied Physics Letters 71, 2376 (1997)]

Kapitulnik Geballe Beasley Group

SP SAP N

Phase-dependentperturbation in SC

L. Tagirov (PRL/99) + A. Buzdin et al. (EPL/99)

Альтернативный дизайн сверхпроводящейячейки памяти (КФУ-1999)

Триплетное спаривание в гетероструктурах С-Ф: триплетный спиновый клапан (КФУ+Ландау ИТФ -2010)

F.S. Bergeret, A.F. Volkov and K.B. Efetov, PRL 86, 4096 (2001);A.F. Volkov, F.S. Bergeret and K.B. Efetov, PRL 90, 117006 (2003);F.S. Bergeret, A.F. Volkov and K.B. Efetov, PMP 77, 1321 (2005);

Нечетная по частотеТРИПЛЕТНАЯ ВФ с ±1

проекцией спина (дальнодействующая

требуется неколлинарнаямагнитная конфигурация

в гетероструктуре СФ)

Триплетное спаривание в гетероструктурах С-Ф: триплетный спиновый клапан (КФУ+Ландау ИТФ -2010)

-TRIPLET- INVERSE

- DIRECT

TtWORK

TdWORK

TiWORK

КФТИ РАН - 2010

dF2=0.5 nm dF2=1.3 nm

(КФТИ РАН - 2011)

Теория КФУ2010

Сверхпроводящие спиновые клапаны: что это такое «в разрезе» (КФУ-УА,2003-2011)

Новая высоковакуумная система для молекулярно-лучевой эпитаксии, магнетронного напыления

и наноструктурирования с помощью фокусированных ионных пучков

Сверхпроводящие спиновые клапаны: на чем это делается (КФУ-2012)

Спасибо завнимание

Успехи наших коллег (ИФТТ РАН, Черноголовка) в развитии сверхпроводящей электроники

Кафедра Физики твердого тела Института физики КФУ...

Documents

физики и лирики

Отчет учителя физики

ГОРЕНИЕ ТВЕРДОГО...

Займан Дж. - Принципы Теории...

Институт физики твердого тела...

Кафедра физики Институт физики,...

день физики 2014

(ФГАОУ ВПО КФУ) ПРОТОКОЛ № 24...

Урок ФИЗИКИ

Физико-химический анализ в химии...

Лирики и физики

Институт Физики Твердого...

1. Ф 1ЗИКА ТВЕРДОГО ТЛА · 2 1. Ф...

Базовая презентация кфу (eng)

Магистратура Юридического...

ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

Курс общей физики

Препроцессор - scadsoft · 2006-11-28 · 6...

Центр дополнительного...

физика твердого тела