1 / 40

Кафедра Физики твердого тела Института физики КФУ МАГНИТНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ

Казанский федеральный университет Кафедра Физики твердого тела Лаборатория Физики Магнитных Наноструктур. Кафедра Физики твердого тела Института физики КФУ МАГНИТНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В СПИНТРОНИКЕ Л . Р. Тагиров.

candra
Download Presentation

Кафедра Физики твердого тела Института физики КФУ МАГНИТНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Кафедра Физики твердого тела Института физики КФУ МАГНИТНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В СПИНТРОНИКЕ Л. Р. Тагиров

  2. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур • Содержание • Что такое Спинтроника • Эффект гигантского магнитосопротивления (ГМС=GMR) • Приложения эффекта гигантского магнитосопротивления в магнитной записи информации (жесткие диски) • Новые направления уплотнения записи: среды записи,технологии записи, сенсоры для чтения • Приложения эффекта туннельного магнитосопротивления,магниторезистивная память произвольной выборки • Сверхпроводящая спинтроника

  3. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур СПИНоваяэлекТРОНИКА - СПИНТРОНИКА ChargeplusSpin S=1/2 Две проекции Движение носителей заряда в полупроводникахмедленное, рекомбинация электронов и дырок тоже Два состояния - бит?

  4. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Как спин может быть использован в электронике? Спин S = ½ имеет две проекции на ось квантования: Sz = ±½ ( ) – основа для бинарной записи информации ПРОБЛЕМА – выбранная проекция электронного спина сохраняется при комнатной температуре очень короткое время – измеряется в наносекундах (нсек) ВЫВОД - электронным спином можно манипулироватьвМАГНИТНЫХ НАНОСТРУКТУРАХ– гетероструктурах с характерными размерами, на которых электроныСОХРАНЯЮТ СВОЙ СПИН

  5. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Основа СПИНТРОНИКИ – магнитные наноструктуры

  6. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур • Содержание • Что такое Спинтроника • Эффект гигантского магнитосопротивления (ГМС=GMR) • Приложения эффекта гигантского магнитосопротивленияв магнитной записи информации (жесткие диски) • Новые направления уплотнения записи: среды записи,технологии записи, сенсоры для чтения • Приложения эффекта туннельного магнитосопротивления,магниторезистивная память произвольной выборки • Сверхпроводящая спинтроника

  7. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Открытие гигантского магнитосопротивленияв мультислоях Fe/Cr . Проф. P. Gruenberg(Germany) Проф. A. Fert (France) Nobel Prize 2007 Nobel Prize 2007

  8. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Проф. Питер Грюнберг в Казани (2007) Ауд. 2 физ. Раифа

  9. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Концепция спинового клапана Денú B. Dieny и др.JAP 69, 4774 (1991) Prof. B. Dieny (France) Director of SPINTECH Inc.

  10. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Механизмы гигантского магнитосопротивления

  11. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Приложения эффекта гигантского магнитосопротивления СЕНСОРЫ И РАЗВЯЗКИ 0.9 мм

  12. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур • Содержание • Что такое Спинтроника • Эффект гигантского магнитосопротивления (ГМС=GMR) • Приложения эффекта гигантского магнитосопротивленияв магнитной записи информации (жесткие диски) • Новые направления уплотнения записи: среды записи,технологии записи, сенсоры для чтения • Приложения эффекта туннельного магнитосопротивления,магниторезистивная память произвольной выборки • Сверхпроводящая спинтроника

  13. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Применение гигантского магнитосопротивленияв магнитной записи информации – сегодняшний день Среды для магнитной записи – ферромагнитные металл. пленки, плотность записи – до 3 Гигабит/см2(1 Гигабит = 1 миллиард бит) (1 нанометр = 1 миллиардная метра) Головки записи-чтения на эффектегигантского магнитосопротивленияв ферромагнитных мультислоях – ширина дорожки записи – 200 нм, длина записи бита –100 нм

  14. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Параллельная и перпендикулярная запись информации – сегодняшний день

  15. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур HDD ноутбука Серия - 2006 год2010 – ВСЕ производителивыпускают 500 млн./год

  16. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур • Содержание • Что такое Спинтроника • Эффект гигантского магнитосопротивления (ГМС=GMR) • Приложения эффекта гигантского магнитосопротивленияв магнитной записи информации (жесткие диски) • Новые направления уплотнения записи: среды записи,технологии записи, сенсоры для чтения • Приложения эффекта туннельного магнитосопротивления,магниторезистивная память произвольной выборки • Сверхпроводящая спинтроника

  17. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Ближайшее будущее технологии записи

  18. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Перспективы увеличения плотности записиинформации на жестких дисках компьютеров:нанструктурированная среда записи Квантовый магнитный диск – среда записи, состоящая из ферромагнитных НАНО-столбиков Плотность записи – от 20 Гб/см2 (слева)до 100 Гб/см2 (справа)

  19. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Перспективы увеличения плотности записиинформации на жестких дисках компьютеров:лазерный прогрев среды перпенд. записи

  20. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Проблема – сенсор магнитного поля размером 10-20 nm Возможное решение – магнитные наноконтакты Геометрически ограниченная доменная стенка – очень тонкая

  21. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Гигантское магнитосопротивление в наноконтактах («баллистическое» магнитосопротивление, КФУ-2001)

  22. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур H.D. Chopra et al, PRB 71, 024412 (2005) Nat. Mater. 4, 832 (2005) Электролитическая технология изготовления,квантование проводимости (КФУ+ КФТИ РАН) j = σE

  23. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Магнитосопротивление в условиях квантования проводимости –квантовый спиновый клапан (КФУ – 2002-2007) (Л.Р. Тагиров и др., PRB 65, 214419 (2002), J.M.M.M. 258-259, 61 (2003); M.Ye. Zhuravlev, E.Y. Tsymbal, S.S. Jaswal et al., Appl. Phys. Lett. 83, 3534 (2003)) Эксперимент (2005) Теория (2002-2004) H.D. Chopraи др.,NatureMaterials, v. 4, p. 832 (2005) L.R. Tagirov, K.B. Efetov, in NATO Science Series II (v. 143 ed. by B. Aktaş, L.R. Tagirov and F. Mikailov, 2004), p. 393-417.

  24. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур • Содержание • Что такое Спинтроника • Эффект гигантского магнитосопротивления (ГМС=GMR) • Приложения эффекта гигантского магнитосопротивленияв магнитной записи информации (жесткие диски) • Новые направления уплотнения записи: среды записи,технологии записи, сенсоры для чтения • Приложения эффекта туннельного магнитосопротивления,магниторезистивная память произвольной выборки • Сверхпроводящая спинтроника

  25. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Туннельное магнитосопротивление(TMR или TGMR) Квантовое туннелированиечерез диэлектрический барьер(слой окисла в 1-2 нанометра)

  26. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Туннельное магнитосопротивление:как это делается

  27. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Туннельное магнитосопротивление:для чего это делается - ТМРАМ Δ H. Ohno -> 2011

  28. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур ТМРАМв сравнении с другими

  29. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур • Содержание • Что такое Спинтроника • Эффект гигантского магнитосопротивления (ГМС=GMR) • Приложения эффекта гигантского магнитосопротивленияв магнитной записи информации (жесткие диски) • Новые направления уплотнения записи: среды записи,технологии записи, сенсоры для чтения • Приложения эффекта туннельного магнитосопротивления,магниторезистивная память произвольной выборки • Сверхпроводящая спинтроника

  30. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Сверхпроводящая ячейка памяти Бисли (M.Beasley)[Applied Physics Letters 71, 2376 (1997)] Kapitulnik Geballe Beasley Group

  31. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур AP Альтернативный дизайн сверхпроводящейячейки памяти (КФУ-1999) Phase-dependentperturbation in SC SP SAP N P L. Tagirov (PRL/99) + A. Buzdin et al. (EPL/99)

  32. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Триплетное спаривание в гетероструктурах С-Ф: триплетный спиновый клапан (КФУ+Ландау ИТФ -2010) Нечетная по частотеТРИПЛЕТНАЯВФс±1проекцией спина(дальнодействующаятребуется неколлинарнаямагнитная конфигурацияв гетероструктуре СФ) F.S. Bergeret, A.F. Volkov and K.B. Efetov, PRL 86, 4096 (2001); A.F. Volkov, F.S. Bergeret and K.B. Efetov, PRL 90, 117006 (2003); F.S. Bergeret, A.F. Volkov and K.B. Efetov, PMP 77, 1321 (2005);

  33. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур TdWORK - DIRECT TiWORK TtWORK - INVERSE -TRIPLET Триплетное спаривание в гетероструктурах С-Ф: триплетный спиновый клапан (КФУ+Ландау ИТФ -2010) P AP

  34. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур КФТИ РАН - 2010

  35. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур (КФТИ РАН - 2011) dF2=0.5 nm dF2=1.3 nm Теория КФУ2010

  36. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Сверхпроводящие спиновые клапаны: что это такое «в разрезе» (КФУ-УА,2003-2011)

  37. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Сверхпроводящие спиновые клапаны: на чем это делается (КФУ-2012) Новая высоковакуумная система для молекулярно-лучевой эпитаксии, магнетронного напыления и наноструктурирования с помощью фокусированных ионных пучков .

  38. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Спасибо завнимание

  39. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур Успехи наших коллег (ИФТТ РАН, Черноголовка) в развитии сверхпроводящей электроники

  40. Казанский федеральный университетКафедра Физики твердого телаЛаборатория Физики Магнитных Наноструктур

More Related