Am Garchinger Walter Schottky Institut der Technischen Universität München (TUM) wurde ein
raffinierter Feldeffekttransistor entwickelt, der die Wechselwirkung von Elektronen- und Kernspins nutzt. Die Manipulation der Drehung verleiht dem Transistor, der in Kooperation mit Wissenschaftlern des Stuttgarter Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung erdacht wurde, völlig neue Eigenschaften.
Die Spinelektronik setzt sich zum Ziel, die Verarbeitung und Codierung von Informationen nicht nur auf Basis der konventionellen Technik von elektronischer Ladung durchzuführen, sondern auch unter Ausnutzung des Spins, der Eigenrotation von Elektronen und Atomkernen.
Die vorgestellten Ergebnisse bereiten den Weg zur Umsetzung von neuen Konzepten der Informationstechnologie und eröffnen Perspektiven zur Erforschung von Kern- und Elektronenspins in Nanostrukturen. Der Spin, eine quantenmechanische Eigenschaft von Elementarteilchen wie Elektronen
und Atomkernen, besitzt zwei Zustände und kann vereinfacht als Rotation im oder entgegen dem Uhrzeigersinn um die eigene Achse veranschaulicht werden. Diesen Charakterzug für die Informationsverarbeitung, auf dem
binären System aufgebaut, auszunützen liegt nahe.
Noch spekulativ ist die Nutzung der Spineigenschaften für Quantencomputer. Um mit Hilfe von Spins geeignete Bauelemente für binäre Schaltvorgänge entwickeln zu können, müssen zunächst die mikroskopischen Wechselwirkungen von Kern- und Elektronenspins eingehend untersucht werden. Anschließend müssen Methoden zur Manipulation, Speicherung und Löschung des Spinzustandes erdacht werden.
Voraussetzung für die kontrollierte Veränderung von Spinzuständen ist deren lange Lebensdauer. Dazu sind spezielle kristallin perfekte Bauelemente aus sehr reinen Materialen erforderlich. Rainer A.
Deutschmann entwickelte am Walter Schottky Institut der TUM zusammen mit seinen Kollegen vom Lehrstuhl für Experimentelle Halbleiter Physik (Professor Gerhard Abstreiter) einen neuartigen vertikalen Transistor, der
hinsichtlich dieser Bedingungen optimiert ist. Unter Verwendung der Molekularstrahlepitaxie, einem Verfahren zum Abscheiden von Halbleiterschichten mit atomarer Genauigkeit und der Methode des
Überwachsens der Spaltfläche, wurde dieser neuartige Transistor realisiert.
Jürgen Smet vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart führte in der Folge die wegbereitenden Untersuchungen an diesem Transistor durch. Er machte sich einen speziellen Effekt des sogenannten Quanten-Hall-Zustandes zu Nutze. Für die Grundlagen erhielten 1985 und 1998 Forscher Nobelpreise. Die Stärke der Wechselwirkung zwischen Elektronen- und Kernspin lässt sich über eine einfache Widerstandsmessung bestimmen und gezielt steuern.
Durch zeitliche Folgen aus Veränderungen von äußerem Magnetfeld und Steuerspannung des Transistors war Smet in der Lage, die elementaren Schaltvorgänge eindeutig zu demonstrieren. Dabei konnte gezielt der Spin
aus dem Elektronen- in das Kernsystem und umgekehrt transferiert werden.
raffinierter Feldeffekttransistor entwickelt, der die Wechselwirkung von Elektronen- und Kernspins nutzt. Die Manipulation der Drehung verleiht dem Transistor, der in Kooperation mit Wissenschaftlern des Stuttgarter Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung erdacht wurde, völlig neue Eigenschaften.
Die Spinelektronik setzt sich zum Ziel, die Verarbeitung und Codierung von Informationen nicht nur auf Basis der konventionellen Technik von elektronischer Ladung durchzuführen, sondern auch unter Ausnutzung des Spins, der Eigenrotation von Elektronen und Atomkernen.
Die vorgestellten Ergebnisse bereiten den Weg zur Umsetzung von neuen Konzepten der Informationstechnologie und eröffnen Perspektiven zur Erforschung von Kern- und Elektronenspins in Nanostrukturen. Der Spin, eine quantenmechanische Eigenschaft von Elementarteilchen wie Elektronen
und Atomkernen, besitzt zwei Zustände und kann vereinfacht als Rotation im oder entgegen dem Uhrzeigersinn um die eigene Achse veranschaulicht werden. Diesen Charakterzug für die Informationsverarbeitung, auf dem
binären System aufgebaut, auszunützen liegt nahe.
Noch spekulativ ist die Nutzung der Spineigenschaften für Quantencomputer. Um mit Hilfe von Spins geeignete Bauelemente für binäre Schaltvorgänge entwickeln zu können, müssen zunächst die mikroskopischen Wechselwirkungen von Kern- und Elektronenspins eingehend untersucht werden. Anschließend müssen Methoden zur Manipulation, Speicherung und Löschung des Spinzustandes erdacht werden.
Voraussetzung für die kontrollierte Veränderung von Spinzuständen ist deren lange Lebensdauer. Dazu sind spezielle kristallin perfekte Bauelemente aus sehr reinen Materialen erforderlich. Rainer A.
Deutschmann entwickelte am Walter Schottky Institut der TUM zusammen mit seinen Kollegen vom Lehrstuhl für Experimentelle Halbleiter Physik (Professor Gerhard Abstreiter) einen neuartigen vertikalen Transistor, der
hinsichtlich dieser Bedingungen optimiert ist. Unter Verwendung der Molekularstrahlepitaxie, einem Verfahren zum Abscheiden von Halbleiterschichten mit atomarer Genauigkeit und der Methode des
Überwachsens der Spaltfläche, wurde dieser neuartige Transistor realisiert.
Jürgen Smet vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart führte in der Folge die wegbereitenden Untersuchungen an diesem Transistor durch. Er machte sich einen speziellen Effekt des sogenannten Quanten-Hall-Zustandes zu Nutze. Für die Grundlagen erhielten 1985 und 1998 Forscher Nobelpreise. Die Stärke der Wechselwirkung zwischen Elektronen- und Kernspin lässt sich über eine einfache Widerstandsmessung bestimmen und gezielt steuern.
Durch zeitliche Folgen aus Veränderungen von äußerem Magnetfeld und Steuerspannung des Transistors war Smet in der Lage, die elementaren Schaltvorgänge eindeutig zu demonstrieren. Dabei konnte gezielt der Spin
aus dem Elektronen- in das Kernsystem und umgekehrt transferiert werden.
