Electrical creation of spin polarization in silicon devices with magnetic tunnel contacts

Goede vooruitzichten voor spintronica in silicium Spintronica is een nieuw concept voor de opslag en verwerking van digitale informatie. Spintronica maakt gebruik van de spin van elektronen om digitale gegevens te representeren en is dus niet, zoals in de huidige technologie, gebaseerd op de elektrische lading van elektronen. Met behulp van elektronische, op spintronica gebaseerde componenten wordt het mogelijk nieuwe energiezuinige systemen te ontwikkelen waarin de niet-vluchtige opslag van data en snelle dataverwerking gecombineerd wordt. Het gebruik van silicium, het meest gangbare materiaal in elektronica, is hiervoor cruciaal. In zijn proefschrift beschrijft Sandeep Sharma onderzoek naar de belangrijkste bouwstenen van silicium spintronica, namelijk de creatie, detectie en manipulatie van spins in silicium bij kamertemperatuur. Het proefschrift begint met de beschrijving van experimenten waarmee met succes wordt aangetoond dat het inderdaad mogelijk is spinpolarisatie in silicium te induceren, detecteren en manipuleren, met behulp van het Hanle effect, en dit alles bij kamertemperatuur. Dat was nog niet eerder gedaan. Ferromagnetische tunnelcontacten op het silicium bleken hiervoor uitermate geschikt. Er werden tunnelcontacten met verschillende materialen onderzocht, waarbij de spinsignalen bestudeerd zijn als functie van de aangelegde spanning, stroomdichtheid, temperatuur en de dikte van de tunnelbarrière. Controle-experimenten lieten duidelijk zien dat de spinsignalen daadwerkelijk het resultaat zijn van spingepolariseerd transport en het ontstaan van een spinpolarisatie in het silicium. De anisotropie van het tunnelproces in ferromagnetische contacten op silicium is ook in detail onderzocht. De resultaten vormen een belangrijke doorbraak in de ontwikkeling en het begrip van silicium spintronica.