Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 1/2020 vyšlo
tiskem 20. 1. 2020. V elektronické verzi na webu 12. 2. 2020. 

Téma: Elektrotechnologie; Materiály pro elektrotechniku; Nářadí, nástroje a pomůcky

Hlavní článek
Využití mHealth technologií pro automatizovaný sběr a přenos dat pacientů s diabetem

Aktuality

Výstavba 7. bloku JE Tchien-wan s reaktorem VVER-1200 začne už letos Ruská korporace pro atomovou energii Rosatom 20. ledna 2020 uvedla, že výstavbu 7. bloku…

Přístroje ABB pomáhají pěstovat chutná česká rajčata bez pesticidů Dát si v zimě čerstvá zralá rajčata, která by pocházela od lokálních pěstitelů, bylo až…

FOR CITY 2020: Inovace pro města, obce i regiony Jaká inovativní řešení, která pomocí moderních technologií zvýší kvalitu života obyvatel…

Nový elektronický obchod Rosatomu usnadňuje povolování nových jaderných bloků Koncern Rosenergoatom (elektroenergetická divize ruské korporace pro atomovou energii…

Veletrh Light+Building slaví dvacáté narozeniny Přijeďte se podívat do Frankfurtu nad Mohanem. V areálu frankfurtského výstaviště se bude…

Plovoucí jaderná elektrárna dodala první elektřinu do sítě 19. prosince 2019 začala plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov dodávat do sítě…

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)