Styring af elektronspin:Vend det hurtigt, men forsigtigt

I løbet af de sidste to årtier, et nyt område i grænsefladen af ​​halvlederfysik, elektronik og kvantemekanik har vundet popularitet blandt teoretiske fysikere og eksperimentatorer. Dette nye felt kaldes spintronics, og en af ​​dens hovedopgaver er at lære at kontrollere ladningsbærernes spin i velkendte halvlederstrukturer. Der kræves altid mange teoretiske anstrengelser, før en eller anden idé finder sin udformning i en egentlig enhed, og hidtil har teoretisk arbejde med spintronik opvejet eksperimentel forskning.

Denis Khomitsky, Lektor i Teoretisk Fysik Afdeling ved Lobachevsky Universitet har sammen med postgraduate studerende Ekaterina Lavrukhina i samarbejde med professor Evgeny Sherman fra Universitetet i Baskerlandet i Bilbao (Spanien) foreslået en ny model, der beskriver elektronspinadfærd i en halvleder nanotråd med en dyb kvantepunkt (et område, hvor elektronbevægelse er begrænset af elektroder), hvor spinadfærd kan styres ved hjælp af et periodisk elektrisk felt.

Det er kendt, at i materialer med stærke spin-orbitale interaktioner er det muligt at styre elektronspin uden at skifte magnetfeltet. I stedet, styringen kan opnås ved at påføre et periodisk elektrisk felt ved en specielt valgt frekvens.

Dette fænomen, kaldet elektrisk dipolspinresonans, har været kendt i et stykke tid, men dens praktiske anvendelse er stadig begrænset, og der er behov for en sådan teknologi.

"I den foreslåede model, vi har belyst kontinuumtilstandenes rolle med energier 'over' kvanteprikken, hvortil elektronen uundgåeligt vil bane sig vej eller tunnel under påvirkning af et tilstrækkeligt stærkt felt i resonansprocessen. Det viser sig, at for at fremskynde spin flip, hvilket er meget ønskeligt inden for elektronik og spintronik, der er ingen grund til at have meget stærke elektriske felter, fordi elektronerne i sådanne felter går for hurtigt ind i kontinuummet, og projektionen af ​​dens spin begynder at falme med tiden, fjerne værdifuld information, " siger Denis Khomitsky, som er ansvarlig for dette forskningsprojekt ved Lobachevsky University.

Derfor, en praktisk vigtig konklusion:det er nødvendigt at vælge et optimalt interval af kontrolfelter i sådanne strukturer, hvilket vil gøre det muligt at vende elektronspindet hurtigt og "forsigtigt" nok til ikke at miste den værdifulde information.

Værket er udgivet i Fysisk gennemgang anvendt .