Reja spintronikaning vujudga kelishi va ish prinsipi 2 Spintronika elementlarining amaliyotda qo‘llanilishi Kirish

Reja

1 Spintronikaning vujudga kelishi va ish prinsipi 3
2 Spintronika elementlarining amaliyotda qo‘llanilishi 5

Kirish
Spinli elektronika yoki spintronika - zamonaviy fizikaning yetarlicha yosh sohasi bo‘lib, kelajakdajuda katta amaliy ahamiyatga ega bo‘lishi kutilmoq- da. Uning an’anaviy elektronikadan asosiy farqi shundaki, odatiy elektr tokida zaryadlangan zarralar harakatlanadi. Spinli elektronikada esa faqat- gina elektronlarning spinlari harakatlanadi.
Spin (xususiy harakat miqdori momenti) - elektronning ichki xarakteris- tikasi bo‘lib, kvant xususiyatiga ega. Spin qiymati elektronning harakatiga bog‘liq emas. Elektron spini quyidagi ikki qiymatlardan faqat bittasini qabul qilishi mumkin: ”spin-yuqoriga” (modda magnitlanganlik yo‘nalishi bilan spin yo‘nalishi mos kelganda) yoki ”spin-pastga” (magnitlanganlik hamda spin yo‘nalishlari qarama-qarshi bo‘lganda).
Elektronning ”aylanishi” hamda uning yuqoriga yoki pastga orientat- siyalanishi kodlashda ishlatiladi. Ya’ni spini yuqoriga yo‘nalgan elektronni mantiqiy ”1”, spini pastga yo‘nalgan elektronni mantiqiy ”0” deb qabul qilishga kelishilgan. Oxirgi o‘n-o‘n besh yillar ichida kremniydan ish-

Rasm 1: Elektron spinlari: ”yuqoriga” va ”pastga”.

langan protsessorlar o‘zlarining mumkin bo‘lgan eng yuqori chegaralariga yetib keldilar. Bundan ortig‘iga ularning fizik imkoniyatlari dosh bermaydi (o‘ta yuqori chastotada juda qattiq qizib ketish yuz berishi mumkin). Shu sababli olimlar va tadqiqotchilar yangi avlod qurilmalarini yaratishga harakat qilmoqdalar. Ushbu yangi avlod qurilmalari kamroq energiya iste’mol qili- shi hamda qizib ketmasligi kerak.

Spintronik qurilmalarda esa spin aylanishi amalda hech qanday energiya talab qilmaydi, operatsiyalar oralig‘ida esa qurilma ta’minot manbaidan uzib qo‘yilishi mumkin. Natijada esa, deyarli issiqlik ajralib chiqmaydi.
Ushbu mustaqil ishda spintronikaning paydo bo‘lishi, spinli elektronika elementlari hamda ularning amaliyotda qo‘llanilishi haqida so‘z yuritiladi.
1 Spintronikaning vujudga kelishi va ish prinsipi
Spintronika o‘tgan asrning 80-yillarida, qattiq jismli elektron quril­malarda elektronlar ko‘chishining spinga bog‘langan xususiyatlarini o‘rganish paytida yuzaga kelgan. Bunday tadqiqotlar sirasiga Jonson va Silbining 1985-yilda,ferromagnit metalldan normal metallga elektronlarni injeksiyalash ustida o‘tkazgan tajribalari, Albert Fert hamda Piter Gryunberg tomonidan gigant magnit qarshiligining kashf qilinishi (1988) kabilarni aytish mumkin.
Shundan so‘ng ferromagnetik, o‘ta o‘tkazuvchan moddalarda magnit tun­nel o‘tishlarini o‘rganish bo‘yicha tadqiqotlar olib borildi. Yarimo‘tkazgich moddalardan spintronikada foydalanish 1990-yilda Datt hamda Das tomoni­dan spinli maydoniy tranzistorlar yaratish haqidagi gipotezasidan so‘ng boshlandi.
IBM mutaxassislarining fikricha, elektronlar o‘z spinlarini juda tez - 100 pikosekund (10^-10 s) - ichida o‘zgartiradi. Bunday qisqa vaqt ichidagi o‘zgarishni mikrosxemalar qayd qilishga ulgurmaydi.
Shunga qaramay, tadqiqotchilar spin vaqtini 30 marta - ya’ni 1 nanosekund- gacha oshirib, elektronlarni sinxronizatsiyalash usulini ishlab chiqishdi. 1 nanosekund yetarlicha katta vaqt bo‘lib, 1GHz chastotada ishlovchi mikro- protsessor sikliga teng.
Shundan so‘ng yana bir qiziq fakt ma’lum bo‘ldi. Yarimo‘tkazgichlarda
elektronlarning aylanishi vaqtida ularning spinlari bir necha o‘n mikrometrga siljir ekan. Bu hodisani vals tushayotgan juftlikka o‘xshatish mumkin(2- rasm).
Spini 1/2 ga teng bo‘lgan, m massali, q zaryadga ega bo‘lgan zarraning magnit momenti quyidagiga teng bo‘ladi:


(1)
g_sq
"=2m^S
bu yerda S - elektronning spin momenti, g_s esa, o‘lchamsiz kattalik bo‘lib, g-faktor deb ataladi. Elektron uchun g-faktorning qiymati g_s = 2.002318 ga teng.