Теги → спинтроника

Электроника без электричества: в MIT придумали магнитный «транзистор»

Исследователи из Массачусетского технологического института предложили новый подход для организации вычислительных процессов, в которых почти или даже вообще не используется электрический ток (поток электронов). Для этого используются магнитные материалы и их свойства менять намагниченность, а также такие квантовые эффекты, как перенос спинового момента элементарных частиц. Условный магнитный транзистор может переключаться из одного состояния в другое без потребления электричества только на магнитных и спиновых эффектах, что ведёт едва ли не к нулевому выделению тепла.

Доменная стенка меняет фазу и амплитуду спиновой волны (MIT)

Доменная стенка меняет фазу и амплитуду спиновой волны (MIT)

В своих экспериментах учёные использовали такое явление, как спиновая волна. Это определённое квантовое свойство электронов в магнитных материалах с решётчатой структурой. В таких материалах намагниченность упорядочена, а возникающие нарушения не локализуются, а начинают распространяться в виде волны. Идея как раз заключается в том, чтобы попытаться воздействовать на эти волны намагниченности ― модулировать их и добиться контролируемого переключения из, условно говоря, состояния 0 в состояние 1 и обратно.

До сих пор обеспечить модуляцию спиновых волн можно было с помощью специальной обвязки с использованием электрического тока. Но это сложно и ведёт к росту шумов, что затрудняет измерения. Учёные из MIT предложили управлять спиновой волной с помощью доменных стен ― условных границ между двумя зонами намагниченности. Для этого была разработана наноплёночная структура из двух наноплёнок кобальта и никеля, каждая из которых была толщиной несколько атомов. После этого плёнки зажали с двух сторон магнитными материалами со специальной решётчатой структурой и включили всё это в цепь.

В процессе эксперимента выяснилось, что при прохождении доменной стены спиновая волна меняла фазу на 180 градусов, а её амплитуда уменьшалась. Это оказалось возможным зафиксировать и не требовало никаких затрат энергии на переключение. Более того, положение доменной стены удалось контролировать с помощью той же самой спиновой волны. Для этого достаточно было увеличить интенсивность подаваемых на вход схемы спиновых волн. Чем сильнее была амплитуда колебаний, тем ближе к источнику спиновых волн смещалась доменная стена (невозможная аналогия ― водопроводный кран начинает плыть против течения по мере усиления напора воды). Сочетание таких свойств как управляемая модуляция (переключение между двумя состояниями) и контролируемое положение «вентилей» в материале обещает новую страницу в вычислительной технике, которая граничит с квантовыми вычислителями. Опыты продолжаются.

Кремниевый спиновый кубит Intel совершенствуется и обрастает научной базой

С 2015 года на основе интереса к квантовым вычислениям компания Intel сотрудничает с нидерландским институтом QuTech. Научные партнёры компании продвинулись в изучении как сверхпроводящих кубитов и систем на их основе, так и в изучении систем на кремниевых спиновых кубитах. И хотя научные коллективы QuTech остаются главной опорой Intel в изучении квантовых платформ компании, мировое научное сообщество начинает потихоньку включаться в процесс изучения квантовых вычислителей микропроцессорного гиганта.

Однокубитовый кремниевый чип Intel

Однокубитовый кремниевый чип Intel

На конференции общества American Physical Society, которая стартовала в этот понедельник, был прочитан целый ряд докладов по изучению кремниевых спиновых кубитов Intel и возможности их использования в качестве квантовых вычислителей. Также представители Intel рассказали о совершенствовании технологического процесса производства условных процессоров на кремниевых спиновых кубитах. По мере появления полных текстов докладов мы постараемся найти самые интересные из них, а пока вкратце сообщим об обсуждаемых вопросах.

Чипы в виде кремниевых спиновых кубитов компания выпускает на своём заводе D1D в Орегоне на тех же самых линиях, где производятся 14-нм и 10-нм x86-совместимые процессоры. Для производства кремниевых кубитов компания использует специально выращенные пластины со слоем из одного изотопа ― это так называемые изотопно-чистые пластины. Технология производства, тем не менее, это всё тот же литографический процесс с погружением в жидкость (иммерсионная полупроводниковая литография). Роль кубита играет одиночный электрон. По сути, это одноэлектронный транзистор, поэтому технологию производства не пришлось кардинально менять.

В настоящий момент компания поставляет научным коллективам одно- и двухкубитовые чипы, а также работает над созданием матричных массивов и двумерных массивов, тогда как раньше связность (запутанность) кубитов достигалась только в линейных конструкциях. Из нового доклада Intel следует, что при производстве двумерных массивов кремниевых спиновых кубитов используются сквозные TSVs-соединения и BGA-упаковка flip-chip. Вскоре Intel обещает представить 7-кубитовые и 17-кубитовые кремниевые спиновые процессоры в дополнение к уже изучаемым 2-кубитовым. Напомним, партнёры Intel используют спиновые квантовые процессоры компании для свободного программирования алгоритмов, а не для симуляции физических квантовых явлений. Это действительно вычислитель.

Кремниевая 300-мм пластина с квантовыми процессорами на основе спиновых кубитов

Кремниевая 300-мм пластина с квантовыми процессорами на основе спиновых кубитов

Параллельно научные партнёры Intel разрабатывают математические модели и примитивы для адаптации к квантовым вычислениям. Создаются инструменты для изучения характеристик кремниевых спиновых кубитов как при комнатной температуре, так и при температуре около 1,6 К, с планами в дальнейшем начать изучать поведение спиновых кубитов при температурах в несколько милликельвинов. Снятие рабочих характеристик, методика определения которых постоянно совершенствуется, позволит уменьшить разброс параметров и выведет на массовое производство кремниевых квантовых процессоров.

Intel нашла замену транзистору: предложен необычный логический элемент с памятью

Вопрос дальнейшего снижения масштабов техпроцесса волнует всех производителей полупроводников и компанию Intel в частности. Уменьшение размеров элементов на кристалле позволяет снижать как питание и потребление, так и увеличивать рабочие частоты. И хотя до теоретического предела работы традиционных КМОП-процессов ещё есть небольшой запас, проблемы с переходом на 10-нм технологические нормы показали, что каждый следующий нанометр надо вырывать у природы с неимоверными усилиями и затратами. При этом всем очень хочется, чтобы даже в эру после КМОП процессорные архитектуры продолжали соответствовать фон-неймановским. Это привычно и даёт возможность использовать опыт многих десятилетий. Реально ли это? В Intel считают, что реально.

Как сообщают в Intel, в журнале Nature опубликованы результаты совместной разработки специалистов компании и учёных из калифорнийского Университета в Беркли и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory). В публикации сообщается о разработке логического элемента будущего. Элемент называется MESO: magneto-electric spin-orbit или, по-русски, магнитоэлектрический спин-орбитальный (МЭСО). По сравнению с транзисторами логика МЭСО может переключаться с напряжением в 5 раз меньшим, чем транзисторы в логике КМОП. В эксперименте элемент переключался с напряжением 500 мВ, но расчёты показывают, что переключение также будет происходить при напряжении 100 мВ.

Снижение напряжения для переключения элемента автоматически ведёт к снижению потребления и токов утечек. Разработчики считают, что МЭСО-логика уменьшит потребление чипов от 10 до 30 раз и обеспечит сверхнизкое потребление в ждущем режиме. Нетрудно представить, что разработка обещает толкнуть вычислительные архитектуры далеко вперёд, что в эру ИИ может оказать неоценимую услугу отрасли и людям. Мы же не хотим конкурировать со Скайнет за доступ к электростанциям? Шутка.

Но на этом вся прелесть в МЭСО не заканчивается. Этот элемент может также хранить информацию — как минимум один бит данных на один элемент. Тем самым информация может храниться там, где она обрабатывается. Мозги 2.0? Фишка в том, что в качестве материала для ячейки МЭСО используется мультиферроик в виде соединения висмута, железа и кислорода (BiFeO3). Мультиферроики (в советской литературе — сегнетомагнетики) отличаются тем, что в них существуют две и более упорядоченности. В противовес им, например, в ферромагнетике под воздействием внешнего электромагнитного поля проявляется намагниченность, а в сегнетоэлектриках — начинает течь ток.

В мультиферроиках в виде соединения BiFeO3 атомы кислорода и железа внутри решётки из висмута создают электрический диполь и связанный с ними магнитный (спиновый) момент. Меняя направление электрического диполя с помощью напряжения переключения, также изменяется направление намагниченности. Последнее можно записать и позже считать как данные (0 или 1). Вторая часть аббревиатуры МЭСО — спин-орбитальный — означает, что считывание и запись данных происходит с использованием эффекта переноса вращательного момента, используя для этого спин-орбитальный момент электронов. Логический элемент и память в одной элементарной структуре — это очень интересно!

Представлена технология создания «флеш-памяти» из органических материалов

Японский институт физико-химических исследований RIKEN экспериментально доказал возможность создания высокоплотной энергонезависимой памяти на основе органических материалов. «Органика» используется в электронных схемах далеко не впервые. Наверное, не ошибёмся, если скажем, что практически все слышали об AMOLED-дисплеях Samsung и просто о дисплеях OLED. Также транзисторы на основе органических материалов используются при выпуске передовых солнечных панелей.

Но известен ещё один эффект органических материалов — фотохромный, который пока не нашёл в электронике широкого применения (очки-хамелеоны не в счёт). Этот эффект заключается в том, что под воздействием ультрафиолетового излучения молекулы из определённых соединений из прозрачных становятся цветными: жёлтыми, синими, красными. Этот эффект носит обратимый характер — облучение видимым источником света возвращает молекулам прозрачность. Пока повторной засветки не произошло, изменение цвета молекул не происходит — они сохраняют своё состояние без обязательной поддержки питанием (без освещения). Чем не память?

Химическое соединеннеи молекул фтора и ионов натрия сздают самоорганизующуюся структуру. RIKEN.

Химическое соединеннеи молекул фтора и ионов натрия создают самоорганизующуюся структуру. RIKEN.

Отметим, что эффект фотохромизма изучен достаточно давно. Главной задачей было разработать технологию, которая могла бы превратить «бульон» из химического состава разнородных веществ в упорядоченную структуру, аналогичную массиву SRAM или DRAM. При этом молекулы должны воспроизвести подобие массива памяти на чём-то пригодном к дальнейшему созданию электронной схемы. Например — на подложке из меди. В институте RIKEN на основе химических механизмов самосборки молекулярных структур из диарилэтиленовых производных создали подобную технологию и на практике доказали её работоспособность. Ниже на слайде справа можно увидеть модель упорядоченной молекулярной сборки из повторяющихся элементов, а слева — изображение реального образца, сделанное с помощью сканирующего туннельного микроскопа.

Модель упорядоченной молекулярной структуры и её воплощение на практике (чёрная область -это дефект). RIKEN.

Модель упорядоченной молекулярной структуры и её воплощение на практике (чёрная область — это дефект). RIKEN.

По словам разработчиков, молекулярная структура позволяет записать данные с плотностью свыше 1 Тбит/квадратный дюйм. Это выше, чем даёт возможность записи традиционными средствами. Правда, пока технология RIKEN выйдет из лаборатории, современные технологии могут далеко продвинуться вперёд и ещё не факт, какая из них окажется по-настоящему прорывной.

Новые открытия расширят область применения органической электроники

Устройства на основе органических полупроводников уже прочно прописались в нашей жизни — стоит хотя бы вспомнить все многообразие электронных устройств, оснащенных «органическими» дисплеями. А всё благодаря ряду важнейших особенностей органической электроники. Это невысокая стоимость, высокая прочность и надежность, легкость и простота техпроцессов изготовления. Но, как и во многих случаях, присутствуют и серьезные недостатки, мешающие еще большему распространению органической электроники. Главный — это невысокая подвижность носителей зарядов в органических полупроводниках (главным образом, электронов). В результате разработчики могут оперировать только низкими токами и должны мириться с низкой проводимостью полупроводниковых приборов и устройств.

Но прогресс не стоит на месте. Новая работа ученых и исследователей с Тайваня посвящена новым органическим транзисторам, подвижность носителей заряда для которых увеличена сразу на два — три порядка. Это если сравнивать с традиционным устройствами органической электроники. Резкое повышение мобильности носителей заряда обещает существенное расширение области применения «органики»: гибкие дисплеи на основе органических светодиодов, солнечные батареи, органические полевые транзисторы.

Интерактивная

Еще одним существенным преимуществом становится высокий внешний квантовый выход, что позволяет создавать устройства, чувствительные к воздействию света. Другими словами, появляется возможность создавать органические солнечные батареи и опто-электронные приборы.

Если же смотреть еще дальше в будущее, то здесь открываются поистине широкие горизонты. Изготовление полевых транзисторов из органических материалов с высокой подвижностью носителей заряда дает возможность конструировать гибкие сенсоры большой площади. Например, сенсоры давления для электронной искусственной кожи, которая будет применяться при создании роботов следующих поколений. Исследователи также надеются, что их достижение в конечном счете приведет и вовсе к разработке уникальных устройств — органических спинтронных приборов.

Физики смогли «сфотографировать» спин атома

Группа исследователей из университета Огайо (Ohio University) получила первые в мире изображения атомов кобальта с разными спинами. Несмотря на то, что спин (собственный момент импульса квантовой частицы) является ключевым свойством квантовых частиц и используется в квантовых вычислениях уже десятки лет, его изображение представлено человечеству впервые. Физики использовали специально созданный сканирующий туннельный микроскоп, с помощью которого перемещали атомы кобальта по марганцевой подложке. Атомы кобальта при этом меняли свой спин и на изображениях четко видна зависимость высоты и формы пиков атомов от направления спинов.

Разные спины определяют высоту и форму пиков атомов

Исследования показывают, что ученые могут наблюдать и управлять спинами атомов, что может привести к созданию электроники атомных размеров и новым направлениям спинтроники. Руководитель группы профессор Соу Вай Хла (Saw-Wai Hla) говорит, что различные направления спина можно использовать для хранения и обработки информации, а вместо десятков тысяч атомов в ячейке памяти современного компьютера достаточно будет использовать один. Однако до практического применения полученных результатов пока далеко. Для этого необходимо научиться получать необходимый эффект при комнатной температуре, а не охлаждать пластину марганца жидким гелием  до 10° К.

Материалы по теме:

Источник:

Toshiba представила спинтронный транзистор

Toshiba представила МДП-транзистор (металл-диэлектрик-проводник, или Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET), построенный на основе так называемого спинового токопереноса, происходящего за счет управления спином электронов (характеристика, связанная с направлением их вращения). Появление подобного компонента весьма многообещающе – на его базе могут быть созданы быстродействующие энергонезависимые логические модули с функцией запоминания, имеющие к тому же чрезвычайно низкий уровень энергопотребления. Демонстрация первой стабильной спинтронной ячейки Toshiba произошла во время проходившей с 7 по 9 декабря в Балтиморе международной встрече по электронным устройствам. Процесс усовершенствования MOSFET-устройств в рамках современных условий миниатюризации техпроцессов неизбежно приводит к проблемам, связанным с относительным ухудшением производительности из-за таких причин, как увеличение общего сопротивления проводников и увеличение потребления из-за возрастания токов утечки. Спинтроника выглядит одним из наиболее вероятных кандидатов для решения этих проблем, но к задаче построения спинтронных транзисторов начали подступаться только относительно недавно, и до сих пор она решалась лишь частично.
спинтронный транзистор Toshiba
Toshiba представила полевой транзистор, исток и сток которого содержат магнитные слои, и продемонстрировала возможность их использования для контроля направления спинов по методу передачи спинов с переключением момента вращения (spin-transfer-torque-switching, STS), и с подачей напряжения на затвор и исток/сток. Эффект перехода в магнитном туннеле (magnetic tunnel junction) используется для осуществления STS-записи в магнитном слое, сформированном сплавом Гейслера (Heusler alloy) – полуметаллом, выступающим в роли поляризатора спинов. Компания подтвердила перспективность использования спинтронных MOSFET-устройств для построения запоминающих устройств с быстрой случайной записью и высокой скоростью доступа при низком энергопотреблении. Toshiba намерена продолжить работу над реализацией фундаментальных технологий, которые, по ее расчетам, позволят вывести спинтронные устройства на рынок после 2015 г. Материалы по теме: - Мультиферроик как будущее спинтроники;
- Главные события прошедшей недели. Выпуск 54.

Чип размером с ноготь сможет хранить 20 DVD

Инженеры из Университета Северной Каролины (North Carolina State University) создали новый материал, который позволит хранить в компьютерном чипе размером с ноготь эквивалент 20 DVD или 250 млн страниц текста – во много раз больше сегодняшних систем компьютерной памяти. Возглавляемая профессором материаловедения и инженерии и директором Национального научного центра передовых материалов и интеллектуальных структур (National Science Foundation Center for Advanced Materials and Smart Structures) Джагдишем Нараяном (Jagdish Narayan) команда совершила прорыв с помощью процесса избирательного добавления примесей, изменяющих свойства материалов. Результаты также обещают большую экономию топлива транспортными средствами и снижение выделяемого полупроводниками тепла.
Спинтроника
Работая на уровне наномасштаба, исследователи добавили никель в оксид магния. Итоговый материал содержит кластеры из атомов никеля размером до 10 нм2 - на 90% меньше, чем было возможно до сегодняшнего дня. "Вместо чипа, способного хранить 20 Гб, у вас будет такой же, но в 50 раз более ёмкий", - утверждает Нараян. Устройства хранения – это не единственная область применения разработки. Керамика с металлическими включениями позволяет создать новое поколение керамических двигателей, выдерживающих вдвое большие температуры по сравнению с обычными и экономно расходующих топливо. А с увеличением теплопроводности материал возможно будет использовать в устройствах, работающих на альтернативной энергии, такой как солнечная. Технология учёных также приносит новые знания в спинтронику – область электроники, где используются квантовые свойства частиц. Сегодня энергия в основном передаётся посредством тока электронов по проводникам с известным побочным эффектом в виде потерь на их нагревании. Но энергия, получаемая с помощью спиновой электроники, лишена этого недостатка. Инженеры смогли манипулировать наноматериалом, а это потенциально позволит контролировать спины электронов. Для полупроводников нового поколения эффект является многообещающим. Материалы по теме: - Мультиферроик как будущее спинтроники;
- Будущее устройств хранения - трёхмерная графитовая память;
- IT-Байки: За миллиард лет до стирания памяти.

Открыты магнитные сверхатомы

Новые сверхатомы — кластеры атомов, которые делят между собой электроны и могут имитировать поведение других элементов — впервые получили магнитные свойства. Это открывает путь к созданию строительных наноблоков с управляемыми магнитными свойствами, что может быть полезно при постройке более быстрых процессоров и более емких накопителей. Сверхатомы были обнаружены в 80-х годах прошлого века, когда Уолтер Найт (Walter Knigh) вместе с коллегами из Университета Калифорнии в Беркли обнаружил, что группы атомов натрия могут обмениваться между собой электронами. Электроны создают общую оболочку, и она ведет себя также как внешние электроны обычных элементов, маскируя свою химическую сущность. Химики с тех пор обнаружили целый ряд других сверхатомов — в основном, это алюминиевые кластеры, которые вступают в реакции подобно другим элементам, таким инертным газам как гелий и аргон.
Открыты магнитные сверхатомы
Подобная мимикрия может помочь в создании более эффективного топлива, поскольку алюминиевый порошок при сгорании выделяет большое количество энергии, но взаимодействует с другими элементами слишком быстро для того, чтобы быть пригодным для использования в практических целях в качестве компонента твердого топлива. В алюминиевых кластерах, которые ведут себя как инертный газ, металл может так скрываться до момента активации при сжигании топлива. Однако до сих пор кластеры, которые копировали магнитные свойства других элементов вызывали несколько большие затруднения при их создании. Магнетизм обуславливается спином электронов атома. Их результирующий спин определяется силой магнитного момента атома, потому они объединяются в пары для компенсации взаимного влияния, а неспаренные электроны вносят вклад в создание магнитного момента. Неспаренные электроны, реагируя с другими в попытке завершить внешнюю орбиталь и стать стабильными, при этом создают атом или сверхатом. В результате мы получаем стабильность и магнетизм, которые долгое время считались взаимоисключающими свойствами. Команда во главе с Шивом Канна (Shiv Khanna) Университета Содружества Виржинии (Virginia Commonwealth University) нашла путь решения проблемы. Исследователи выяснили, что заключение атома ванадия в решетку из восьми атомов цезия приведет к созданию стабильной электронной оболочки вокруг всего кластера. Что позволит предотвратить вступление в связи неспаренных электронов ванадия, сохраняя его магнитные свойства. Этот механизм приведет к получению магнитного момента пяти магнетон Бора, как у атома марганца. "Это открытие позволит расширить число доступных магнитных материалов", — говорит Канна. Причем число новых магнитных кластеров может быть очень велико, его команда ученых уже создала сверхатомы из ванадия, инкапсулированного в натрий, а также магния в золото. В каждом случае кластер имеет магнитный момент и выстраивает электронную оболочку, делающую его стабильным. "Магнитные свойства и стабильность совместимы, они могут сосуществовать", — заявляет Роберт Уэттен (Robert Whetten), химик из Технологического института Джорджии, не принимавший участие в этом исследовании. "Это своего рода революция в процессе создания необходимых магнитных свойств". Магнитные сверхатомы Канна пока подкреплены лишь расчетами, но при поддержке Департамента энергетики они станут реальностью. Он надеется, то кластеры смогут дать исследователям новый канал контроля при создании материалов. Например, стабильные магнитные кластеры могут однажды появиться в спинтронных устройствах, которые осуществляют вычисления и накопление данных за счет свойств магнитного момента. Это позволит при декодировании данных использовать более компактные устройства и потенциально повысить их вычислительную способность. Материалы по теме: -Мультиферроик как будущее спинтроники;
-Открыт новый элементарный сверхпроводник;
-Органика повышает свои скоростные возможности.

Мультиферроик как будущее спинтроники

Мультиферроики представляют собой материалы с уникальным сочетанием электрических и магнитных свойств, которые сосуществуют одновременно. Они потенциально очень важны для будущего магнитного хранения данных и спинтронных устройств, предоставляя простой и быстрой способ изменения своих электрических и магнитных свойств. В этой многообещающей разработке ученые совместно с Национальной лабораторией Лоренса Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory ) Департамента энергетики США, работая с прототипичным мультиферроиком, успешно продемонстрировали как его можно переключить электрическим полем. "Используя электрические поля, мы можем создавать, удалять и инвертировать p-n-переходы в висмут-ферритной пленке с примесями кальция", — говорит руководитель этого исследования Рамамурти Рамеш (Ramamoorthy Ramesh), Направление материаловедения (Materials Sciences Division) Лаборатории Беркли.
Мультиферроик как будущее спинтроники
Следующее поколение компьютеров будет более компактным, быстрым и гораздо более универсальным, чем сегодняшние устройства благодаря, в частности, ожидаемому развитию чипов памяти, которые хранят данные за счет свойств электронного спина и магнитного момента. Феррит висмута — мультиферроик, состоящий из висмута, железа и кислорода (BiFeO3). Он является одновременно ферромагнетиком и антиферромагнетиком и пользуется особым интересом в сфере спинтроники, в особенности после недавнего открытия Рамеша. Они обнаружили, что, хотя феррит висмута является изоляционным материалом, его пронизывают сверхтонкие слои, называемые доменными стенами, которые проводят электричество при комнатной температуре. Это открытие подсказало, что при наличии верной примеси, состояние проводимости можно стабилизировать, открывая возможность для создания p-n-переходов, играющих ключевое значение в твердотельной электронике. "Превращения из изолятора в проводник обычно контролируются с помощью сочетания химических добавок и магнитных полей, но магнитные поля слишком дороги и энергозатратны для практического использования в коммерческих образцах", — считает Рамеш. "Электрические поля более удобны для контроля параметров, поскольку появляется возможность легко прикладывать напряжение к образцу и регулировать его значение для осуществления перехода изолятор-проводник".
Мультиферроик как будущее спинтроники
В исследовании Рамеша к ферриту висмута добавили акцепторные ионы кальция, которые, как было известно, увеличивают величину электрического тока, которую может пропускать феррит висмута. Добавление ионов кальция создает положительно-заряженные кислородные вакансии. Когда электрическое поле прикладывалось к ферриту висмута с примесью кальция, кислородные вакансии становились мобильными. Электрическое поле сосредотачивало эти вакансии у поверхности пленки, создавая полупроводник n-типа в этой части пленки, в то время как неподвижные ионы кальция создавали p-полупроводник снизу. Реверсирование направления электрического поля приводило к инвертированию положения полупроводников n-типа и p-типа, а ослабление поля приводило к исчезновению таких областей. "По такому же принципу, как и у КМОП-устройств прикладывание напряжения осуществляет переключение состояния, переключатель контролирует свойства электронного переноса и изменяет электрическое сопротивление с высокого (изолятор) до низкого (проводник)", — говорит Рамеш.
Мультиферроик как будущее спинтроники
В то время как обычные КМОП-устройства имеют коэффициент коммутации около 1 млн, исследовательской группе Рамеша удалось достичь значения порядка 1 тысячи для их пленки из феррита висмута с примесями кальция. Хотя это значение достаточно для функционирования устройства, и оно в два раза лучше величины, достигаемой в магнитных полях, Чен-Хо Янг (Chan-Ho Yang) из группы Рамеша, утверждает, что можно достичь еще более высокого показателя. "Для того, чтобы сделать включенное состояние более проводящим, мы обсуждали множество идей, в том числе различные концентрации примесей кальция, различные деформированные состояния и условия выращивания и, в конце концов, другую структуру", — говорит Янг. После нового доказательства, что комбинация примесей и приложенного электрического поля может изменить состояние "изолятор-проводник" мультиферроика, ученые находят логичным признание мультиферроиков равновеликим с такими явлениями, как огромное магнетосопротивление, высокотемпературная сверхпроводимость, сверхпроводящий квантовый интерферометр обнаружения магнитных полей, а также спинтроника. Материалы по теме: -Спинтроника и магнитные накопители - друзья;
-Ученые стали на шаг ближе к созданию квантового компьютера;
-IT-байки: нанотехнологии – Клондайк или панацея?.

Ученые стали на шаг ближе к созданию квантового компьютера

Квантовые компьютеры – «святой грааль» современной физики, ведь создание работоспособного квантового вычислительного устройства позволит за весьма короткое время, по сравнению с традиционными компьютерами, решать ряд специфических задач. Но пока до реальных прототипов еще далеко – необходимо разработать «аппаратную» базу квантовых компьютеров, что является для современной физики сложнейшей задачей. На данный момент учеными предложен целый ряд путей реализации квантовых компьютеров, в том числе и путем манипуляции электронных спинов, среди которых появился очередной новичок – фуллерены, каркасные молекулы из атомов углерода, наиболее распространенным из которых является фуллерен C60 – сфера, составленная из шестидесяти атомов углерода.
Фуллерен C80
Новая идея принадлежит профессору химии Гарри Дорну (Harry Dorn), предложившим идею использования фуллерена C80, внутри которого находится два иона иттрия, редкоземельного металла. Наиболее интересно, тем не менее, следующее – при замене одного атома углеродного каркаса на заряженный атом азота, в результате чего заряд может переходить к атомам иттрия. В данном случае образуется пара с одноэлектронной связью, обладающей уникальными спиновыми свойствами, которыми учеными могут относительно легко манипулировать.
Фуллерен с атомом азота
Как надеются исследователи, описанный феномен приведет к новым разработкам в области медицины, спинтроники, молекулярной электроники, а также компьютеров будущего – вполне возможным выглядит создание на основе фуллеренов устройств хранения информации с высочайшей плотностью размещения данных. Не менее интересным выглядит и возможность внедрение в молекулу фуллерена вместо азота атома бора, что приводит не к появлению «лишнего» электрона, а его недостаток. По всей видимости, подобные соединения можно использовать в качестве основного компонента полупроводниковой структуры. В опубликованной в журнале Journal of the American Chemical Society (JACS) статье ее авторами описывается методика создания молекулы фуллерена, техника, позволяющая заменить один атом углерода на атом азота или бора. Материалы по теме: - IT-байки: нанотехнологии – Клондайк или панацея?;
- Первый прототип коммерческого квантового компьютера.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥