Spinopløst oscilloskop til ladnings- og spinsignaler

Forskere ved Tokyo Institute of Technology og Nippon Telegraph and Telephone Corporation har udviklet et "spin-resolved oscilloskop". Denne enhed er et grundlæggende måleinstrument til plasmonik og spintronik, som er nøgleteknologier til fremtidige elektronikapplikationer. Koblingen af ​​lys og elektroniske ladninger i plasmonik vil bane vejen for ultrahurtig informationsbehandling, der henviser til, at spintronics vil levere lavenergiforbrugsteknologi i et stærkt informationsorienteret samfund. De spin-opløste oscilloskop-pionerer fremtids "spin-plasmonics, "hvor der opnås ultrahøjhastigheds lavenergiforbrugsudstyr.

En elektron har ladning og spin, og både ladnings- og spin-densitets excitationer i et elektronisk system kan udnyttes i informationsbehandling. Dynamikken i ladningstæthedsbølger er blevet undersøgt i plasmonik, og spin-densitet bølger er blevet undersøgt inden for spintronics. Imidlertid, mindre indsats er blevet brugt på at kombinere disse to teknologier og til at udvikle de forventede enheder med ultrahøj hastighed og lavt energiforbrug. Til dato, en stor hindring for at fremme dette forskningsfelt har været manglen på et måleinstrument, der er følsomt over for både ladning og centrifugering.

I deres seneste papir, udgivet i Naturfysik , Dr. Masayuki Hashisaka fra Tokyo Tech og kolleger rapporterede om et "spin-resolved oscilloskop", der muliggør måling af bølgeformer af både ladnings- og spinsignaler i elektroniske enheder. Et oscilloskop er et grundlæggende måleinstrument, der bruges inden for elektronik; imidlertid, konventionelle oscilloskoper letter ikke både ladning og centrifugering.

"Ladningssignalet" er den samlede ladning af elektron -densiteter, der drejes op og ned. Yderligere, "spin -signalet" er forskellen mellem elektron -densiteterne af spin -up og -down. Begge disse signaler, der rejser i en halvlederindretning, kan detekteres af det spinopløste oscilloskop, som er sammensat af et centrifugeringsfilter og tidsopløste ladningsdetektorer i nanometer-skala. Spinfilteret adskiller spin -up og -down elektronerne, mens den tidsopløste ladningsdetektor måler bølgeformerne af ladningstæthedens bølger. Ved at kombinere disse spintronic- og plasmoniske enheder, det spinopløste oscilloskop etableres.

Ved hjælp af dette spinopløste oscilloskop, Hashisaka og kolleger demonstrerede bølgeformmålinger af ladning- og spindensitetsbølgepakker i en halvlederindretning. Det lykkedes dem at observere spin-charge-separationsprocessen i et endimensionalt (1D) elektronisk system sammensat af quantum Hall edge-kanaler, som er et prototypisk system til undersøgelse af 1D elektrondynamik. Dette var det første eksperiment, hvor en enkelt spin-charge-separationsbølgeform-måling tillod estimering af alle de relevante systemparametre. Yderligere, denne observation manifesterer ikke kun nytten af ​​det spinopløste oscilloskop, men også muligheden for at udvikle nye plasmoniske og spintroniske enheder baseret på 1D halvledermaterialer.

Det spinopløste oscilloskop vil fremme undersøgelser i både plasmonik og spintronik; for eksempel, denne enhed hjælper undersøgelser af elektrondynamik i forskellige 1D -systemer. Ud over, det spin-opløste oscilloskop vil bane vejen for fremtidige "spin-plasmonics, "hvor enheder med ultrahøj hastighed og lavt energiforbrug opnås.