Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

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)