Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 5/2017 vyšlo
tiskem 11. 5. 2017. V elektronické verzi na webu od 2. 6. 2017. 

Zdůrazněné téma: Ochrana před bleskem a přepětím;
23. ELO SYS 2017

Hlavní článek
Vibrace točivých strojů s magnetickými ložisky

Aktuality

Projekt studentů FEL ČVUT v Praze míří na celosvětové finále Microsoft Imagine Studentský startup XGLU, zabývající se vývojem bezbateriového glukometru, vybojoval…

ČEZ zřizuje novou divizi jaderná energetika. Povede ji Bohdan Zronek Vedení Skupiny ČEZ rozhodlo o vzniku nové divize jaderná energetika s platností od 1.…

Příští týden začne v Praze strojírenský veletrh FOR INDUSTRY Letos na něm předvedou jedinečné novinky české společnosti. Spojení designu a moderní…

Vadné adaptéry Tesla poškozují rychlodobíjecí stanice V uplynulých dnech na rychlodobíjecích stanicích ČEZ zaznamenal už několikátý případ…

Jaký byl Veletrh Dřevostavby a Moderní vytápění 2017? Souběh veletrhů DŘEVOSTAVBY a MODERNÍ VYTÁPĚNÍ je určen všem, kteří řeší stavbu,…

Trendy chytrého řízení budov, energetiky a měst aneb Čtvrtá průmyslová revoluce nejenom v průmyslu Přednáška Ing Jaromíra Klabana se uskuteční ve středu dne 19. 4. 2017 ve 14 hod v…

Více aktualit

Objev spinového Hallova jevu v polovodičovém čipu

číslo 6/2005

Objev spinového Hallova jevu v polovodičovém čipu

Čtyřčlenný mezinárodní tým fyziků, jehož členem je i prof. Tomáš Jungwirth z Fyzikálního ústavu Akademie věd České republiky, oznámil pozorovaní spinového Hallova jevu. Tento fyzikální objev, učiněný v polovodičovém čipu s vodivou vrstvou tloušťky několika nanometrů, otevírá v mikroelektronice novou a velmi atraktivní možnost zmagnetovat polovodič pomocí elektrického napětí. Na práci se spolu s prof. Jungwirthem podíleli Jörg Wunderlich a Bernd Kaestner z Hitachi Cambridge Laboratory ve Velké Británii a Jairo Sinova z Texas A&M University v USA.

Hallovy jevy jsou pojmem dobře známým jak ve fyzice, tak i v mnoha mikroelektronických aplikacích. Již v roce 1879 objevil americký fyzik Edwin Herbert Hall (*7. 11. 1855, † 20. 11. 1938), že magnetické pole kolmé na elektrický proud způsobuje ve vodiči vychylování volných nosičů elektrického proudu z podélného směru a jejich vytlačování směrem k okraji. Příčinou této odchylky je elektromagnetická Lorentzova síla a důsledkem vznik Hallova napětí Uh mezi protilehlými hranami polovodičové destičky (viz obr.). Hallovo napětí není velké, pohybuje se řádově v milivoltech, a je nepřímo úměrné tloušťce destičky a přímo úměrné proudu, magnetické indukci a tzv. Hallově konstantě daného materiálu. Pomocí Hallova jevu lze indikovat různé druhy materiálů, měřit magnetické pole, modulovat elektrický signál magnetickým polem apod.

Obr. 1.

Princip Hallova jevu

Spinový Hallův jev se liší tím, že místo elektrického náboje se na hraně indukuje magnetizace. První teoretická práce o spinovém Hallově jevu se objevila již v roce 1971. Popisuje proudící elektrony, které v sobě nesou miniaturní magnet – spin a jsou díky srážkám s nečistotami v materiálu odkláněny k hraně vzorku, kde vytvářejí magnetizaci.

V roce 2003 dva týmy, v jednom z nichž pracovali Sinova a Jungwirth, nezávisle došly k závěru, že zmagnetování může nastat i bez srážek. Předpověď tohoto tzv. vlastního spinového Hallova jevu vyvolala širokou teoretickou diskusi o skutečné podstatě jevu i nebývalou experimentální aktivitu, motivovanou jevem samotným, ale i jeho možným využitím v energeticky méně náročných nástupcích dnešních mikroelektronických součástek.

Wunderlich a Kaestner vyvinuli pro měření spinového Hallova jevu mikročip, který detekuje magnetizaci na hraně velmi tenké vodivé vrstvy pomocí zabudovaných svíticích diod. Spolu s Jungwirthem a Sinovou v této speciálně navržené polovodičové struktuře indukovali a analyzovali spinový Hallův jev na základě měřené polarizace vybuzeného diodového záření.

Časopis Physics Today představil tuto práci na straně 17 svého únorového vydání 2005 spolu s nezávislou studií týmu z Kalifornie, která prokázala existenci jevu, i když ve slabší formě, v běžném polovodiči. Paradoxně zatímco chování speciální tenké vrstvy odpovídá spíše vlastnímu spinovému Hallovu jevu, v polovodiči studovaném kalifornskou skupinou hrají srážky elektronů s nečistotami významnou roli.

Fyzikální podstata jevu tedy stále čeká na úplné vysvětlení. Nicméně již dnes otevírá objev cestu k tomu, jak propojit svět polovodičů s mikroelektronickým oborem zvaným spintronika, který v nedávné době způsobil převratné změny v oblasti počítačových pamětí a který doposud využíval spontánní magnetizaci přítomnou v některých kovech.

(Kl)