Spintronik

Die Spintronik (aus den Wörtern Spin und Elektronik), manchmal auch Spinelektronik oder Fluxtronik genannt, ist ein neues Forschungsgebiet in der Nanoelektronik, das bis auf einige Sonderfälle Teil der Grundlagenforschung ist. Die Spintronik basiert auf dem magnetischen Moment des Elektrons zur Informationsdarstellung und -verarbeitung und nicht nur auf dessen elektrischer Ladung wie die herkömmliche Halbleiterelektronik.

Unter dem älteren Begriff Magnetoelektronik wird im Wesentlichen ebenfalls die Nutzung des Elektronenspins zur Informationsverarbeitung verstanden. Im Gegensatz dazu ist in dem allgemeineren Begriff Spintronik jedoch u.a. die Erkenntnis enthalten, dass man Spins nicht nur mit Magnetfeldern, sondern z. B. auch mit elektrischen Feldern manipulieren kann.

Grundlagen

Die Spintronik beruht auf der Möglichkeit der sogenannten Spininjektion in Halbleitermaterialien, aber auch in organische oder metallische Materialien, und die Spininjektion kann z. B. vom Metall in den Halbleiter erfolgen. Mit der Spininjektion können in den genannten Materialien spinpolarisierte Ströme erzeugt werden. Diese weisen mit Betrag und Richtung des Spinerwartungswerts weitere Freiheitsgrade auf, die als zusätzliche Eigenschaften für die Informationsdarstellung genutzt werden können.

Anwendungen

Eine Anwendung der Spintronik sind Festplatten mit „Spinvalve“-Dünnschicht-Leseköpfen, die den GMR-Effekt oder TMR-Effekt nutzen. Der Riesenmagnetowiderstand GMR ermöglicht es, sehr kleine magnetische Domänen zu detektieren und so die Kapazität von Festplatten deutlich zu steigern. Für die Entdeckung des GMR-Effektes wurde Albert Fert und Peter Grünberg 2007 der Nobelpreis für Physik verliehen.

Literatur

• Oliver Morsch: Der Spin macht es möglich. NZZ, Nr. 2306, 6. September 2006. online
• Tomasz Dietl: Spintronics. Elsevier Acad. Press, Amsterdam 2008, ISBN 978-0-08-044956-2.
• David D. Awschalom: Spin electronics. Kluwer Academic, Dordrecht 2004, ISBN 1-4020-1802-9.

Siehe auch

• Heuslersche Legierung
• Schottky-Kontakt bei der Injektion spinpolarisierter Ladungsträger vom Metall zum Halbleiter
• Quanten-Hall-Effekt
• Spin-Hall-Effekt
• Rashba-Effekt
• Josephson-Effekt
• Luttingerflüssigkeit
• Elektronenspinresonanz (ESR)
• Kernspinresonanz (NMR)
• Fluxon
• Quantenpunkt-Spinventil

Weblinks

• Spintronik ausführlich auf Welt der Physik
• Mit Mini-Magneten ist zu rechnen – Spintronik: Ein Dreifach-Gatter als digitaler Universalbaustein Telepolis
• Fortschritt in der Silizium-Spintronik – Heise Newsticker
• Spinelektronik.de
• Spinelektronik – Artikel mit einer kurzen Einführung (PDF-Datei; 128 kB, Zugriff = 15. März 2010)
• Spinelektronik – Skriptum des Walther-Meißner-Instituts in München (PDF-Datei; 2,41 MB, Zugriff = 15. März 2010)