スピントロニクス

スピントロニクス（スピン輸送エレクトロニクスを意味する造語^[1]^[2]^{[3] ）は、}スピンエレクトロニクスとしても知られ、固体デバイスにおける電子の固有スピンとそれに関連する磁気モーメント、さらに基本的な電子電荷の研究分野である。^{[4]スピントロニクスの分野は、金属系におけるスピン電荷結合に関するものであり、絶縁体における類似の効果は}マルチフェロイクスの分野に分類される。

スピントロニクスは、電荷状態に加えて、電子スピンがさらなる自由度として使用され、データの保存と転送の効率に影響を与えるという点で、従来のエレクトロニクスとは根本的に異なります。スピントロニクスシステムは、希薄磁性半導体 (DMS)とホイスラー合金で最もよく実現されており、量子コンピューティングとニューロモルフィックコンピューティングの分野で特に注目されています。

歴史

スピントロニクスは、1980年代に固体デバイスにおけるスピン依存電子輸送現象に関する発見から生まれました。これには、ジョンソンとシルスビー (1985) ^[5]による強磁性金属から通常の金属へのスピン偏極電子注入の観察、およびアルバート・フェルトら^[6]とピーター・グリュンベルグら (1988)による独立の巨大磁気抵抗の発見が含まれます。 ^[7]スピントロニクスの起源は、メザーベイとテドロウが開拓した強磁性体/超伝導体トンネル実験と、1970年代のジュリエールによる磁気トンネル接合の初期実験にまで遡ることができます。^[8]スピントロニクスにおける半導体の使用は、 1990年にダッタとダスがスピン電界効果トランジスタを理論的に提案したこと^[9]と、1960年にラシュバが電気双極子スピン共鳴を提案したことから始まりました。 ^[10]

理論

電子のスピンは、軌道運動による角運動量とは別の固有の角運動量です。任意の軸に沿った電子のスピンの投影の大きさはであり、スピン統計定理により電子がフェルミオンとして動作することを意味します。軌道角運動量と同様に、スピンには関連する磁気モーメントがあり、その大きさは次のように表されます。 ${\tfrac {1}{2}}\hbar$

\mu ={\tfrac {\sqrt {3}}{2}}{\frac {q}{m_{e}}}\hbar

。

固体では、多数の電子のスピンが一緒に作用して、物質の磁気的特性や電子的特性に影響を与え、例えば強磁性体のように永久磁気モーメントを与えることができます。

多くの材料では、電子スピンはアップ状態とダウン状態の両方に等しく存在し、輸送特性はスピンに依存しません。スピントロニクスデバイスでは、スピン偏極した電子集団の生成または操作が必要であり、その結果、スピンアップまたはスピンダウンの電子が過剰になります。スピン依存特性Xの偏極は次のように表すことができます。

P_{X}={\frac {X_{\uparrow }-X_{\downarrow }}{X_{\uparrow }+X_{\downarrow }}}

。

正味のスピン偏極は、スピンアップとスピンダウンの間でエネルギーを平衡状態に分割することによって達成できます。方法には、物質を大きな磁場に置くこと (ゼーマン効果)、強磁性体に存在する交換エネルギー、またはシステムを平衡状態から外すことが含まれます。このような非平衡状態が維持される期間は、スピン寿命として知られています。 $\tau$

拡散性導体では、スピン拡散長は非平衡スピン集団が伝播できる距離として定義できます。金属中の伝導電子のスピン寿命は比較的短いです (通常 1 ナノ秒未満)。重要な研究分野は、この寿命を技術的に関連する時間スケールにまで延長することに専念しています。 $\lambda$

スピン偏極した集団の崩壊のメカニズムは、スピンフリップ散乱とスピン位相のずれに大別できます。スピンフリップ散乱は、固体内部でスピンを保存しないプロセスであり、そのため、入射スピンアップ状態を出射スピンダウン状態に切り替えることができます。スピン位相のずれは、共通のスピン状態を持つ電子集団が、電子スピン歳差運動の速度の違いにより、時間の経過とともに偏極が少なくなるプロセスです。閉じ込められた構造では、スピン位相のずれが抑制され、低温での半導体量子ドットのスピン寿命が数ミリ秒になります。

超伝導体は、磁気抵抗効果、スピン寿命、無散逸スピン電流などのスピントロニクスにおける中心的な効果を高めることができる。^[11]^[12]

金属にスピン偏極電流を発生させる最も簡単な方法は、強磁性材料に電流を流すことです。この効果の最も一般的な応用は、巨大磁気抵抗 (GMR) デバイスです。典型的な GMR デバイスは、スペーサー層で分離された少なくとも 2 層の強磁性材料で構成されています。強磁性層の 2 つの磁化ベクトルが揃っていると、強磁性層が揃っていない場合よりも電気抵抗が低くなります (したがって、一定電圧でより大きな電流が流れます)。これが磁場センサーを構成します。

デバイスには、GMR の 2 つのバリエーションが適用されています。(1) 電流が層に平行に流れる面内電流 (CIP)、および (2) 電流が層に垂直な方向に流れる面垂直電流 (CPP) です。

その他の金属ベースのスピントロニクスデバイス:

トンネル磁気抵抗(TMR)。強磁性層を分離する薄い絶縁体を通して電子を量子力学的にトンネルさせることで CPP 輸送を実現します。
スピントランスファートルクでは、スピン偏極電子の電流を使用して、デバイス内の強磁性電極の磁化方向を制御します。
スピン波ロジックデバイスは位相で情報を伝達します。干渉とスピン波散乱によりロジック演算を実行できます。

スピントロニクスロジックデバイス

スケーリングを可能にする不揮発性スピンロジックデバイスが広く研究されています。^[13]スピンと磁石を情報処理に使用するスピン転送、トルクベースのロジックデバイスが提案されています。^[14]^{[15]これらのデバイスは}ITRS探索ロードマップの一部です。ロジックインメモリアプリケーションはすでに開発段階にあります。^[16]^{[17] 2017年のレビュー記事は}Materials Todayに掲載されています。^[4]

スピントロニクス集積回路のための一般化回路理論が提案されており^[18]、これによりスピン輸送の物理がSPICE開発者によって利用され、その後回路およびシステム設計者が「CMOSコンピューティングを超えた」スピントロニクスの探求に利用できるようになる。

アプリケーション

磁気ハードドライブの読み取りヘッドは、GMR または TMR 効果に基づいています。

モトローラは、単一の磁気トンネル接合と単一のトランジスタをベースにした、50ナノ秒未満の読み取り/書き込みサイクルを持つ第1世代の256kb 磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（MRAM）を開発しました。 ^{[19]その後、} エバースピンは4Mbバージョンを開発しました。^[20] 2つの第2世代MRAM技術が開発中です。熱アシストスイッチング（TAS）^[21]とスピントランスファートルク（STT）です。^[22]

もう一つの設計であるレーストラックメモリは、スチュアート・SP・パーキン博士が提案した新しいメモリアーキテクチャであり、強磁性ワイヤのドメイン壁間の磁化の方向に情報をエンコードします。

2012年には、同期した電子の永続的なスピンヘリックスは1ナノ秒以上持続するようになり、これは以前の研究の30倍の延長であり、現代のプロセッサのクロックサイクルの持続時間よりも長い。^[23]

半導体ベースのスピントロニクスデバイス

ドープされた半導体材料は希薄強磁性を示す。近年、ZnOベースのDMOやTiO ₂ベースのDMOなどの希薄磁性酸化物（DMO）は、数多くの実験的および計算的研究の対象となっている。^[24]^[25]非酸化物強磁性半導体源（マンガンドープガリウムヒ素（Ga,Mn）Asなど）は、 [ ²⁶^]トンネル障壁によって、またはホットエレクトロン注入を使用して、界面抵抗を増加させる。^[27]

半導体におけるスピン検出は、複数の技術で解決されてきました。

透過/反射光子のファラデー/カー回転^[29]
電界発光の円偏光解析^[30]
非局所スピンバルブ（ジョンソンとシルズビーの金属に関する研究を基に改変）^[31]
弾道スピンフィルタリング^[32]

後者の技術は、スピン軌道相互作用の欠如と材料の問題を克服し、シリコンでのスピン輸送を実現するために使用されました。^[33]

外部磁場（および磁気接触からの漂遊磁場）は半導体に大きなホール効果と磁気抵抗（スピンバルブ効果を模倣）を引き起こす可能性があるため、半導体におけるスピン輸送の唯一の決定的な証拠は、注入されたスピンの向きと非共線的な磁場におけるスピン歳差運動と位相ずれの実証、いわゆるハンル効果です。

アプリケーション

スピン偏極電気注入を用いたアプリケーションでは、閾値電流の低減と制御可能な円偏光コヒーレント光出力が示されています。^[34]例としては半導体レーザーがあります。将来のアプリケーションには、より急峻なサブスレッショルド傾斜など、 MOSFETデバイスよりも優れた利点を持つスピンベースのトランジスタが含まれる可能性があります。

磁気トンネルトランジスタ：単一ベース層を有する磁気トンネルトランジスタ^[35]には以下の端子がある。

エミッタ（FM1）：スピン偏極したホットエレクトロンをベースに注入します。
ベース (FM2): ベースではスピン依存散乱が発生します。スピンフィルターとしても機能します。
コレクター (GaAs):界面にショットキー障壁が形成されます。ショットキー障壁を克服するのに十分なエネルギーを持ち、半導体内に状態が存在する場合にのみ、電子が収集されます。

磁電流（MC）は次のように表されます。

MC={\frac {I_{c,p}-I_{c,ap}}{I_{c,ap}}}

そして伝達比（TR）は

TR={\frac {I_{C}}{I_{E}}}

MTT は室温で高度にスピン偏極した電子源を実現します。

ストレージメディア

反強磁性記憶媒体は強磁性の代替として研究されてきた^[36]。特に反強磁性材料では強磁性材料と同様にビットを保存できるためである。通常の定義である0 ↔「上向き磁化」、1 ↔「下向き磁化」の代わりに、状態は、例えば、0 ↔「垂直交互スピン構成」および1 ↔「水平交互スピン構成」となる。^[37]）。

反強磁性材料の主な利点は次のとおりです。

外部磁化がゼロであるため、漏れ磁場によるデータ損傷の摂動に対する鈍感さ^[38]
近くの粒子には影響がなく、反強磁性体素子は磁気的に隣接する素子を妨害しないことを意味する。^[38]
スイッチング時間がはるかに短い（反強磁性共鳴周波数はGHzの強磁性共鳴周波数と比較してTHzの範囲にある）^[39]
一般的に入手可能な反強磁性材料には、絶縁体、半導体、半金属、金属、超伝導体など広範囲にわたるものがある。^[39]

反強磁性スピントロニクスへの情報の読み取りと書き込み方法についての研究が行われているが、これは、従来の強磁性スピントロニクスと比較して、正味の磁化がゼロであるため難しいためである。現代のMRAMでは、磁場による強磁性秩序の検出と操作は、電流によるより効率的でスケーラブルな読み取りと書き込みに取って代わられ、ほとんど放棄されている。磁場はいずれにせよ効果がないため、磁場ではなく電流によって情報を読み書きする方法も反強磁性体で研究されている。現在反強磁性体で研究されている書き込み方法は、スピンホール効果とラシュバ効果によるスピン伝達トルクとスピン軌道トルクによるものである。トンネル磁気抵抗効果などの磁気抵抗効果を介して反強磁性体で情報を読み取ることも研究されている。^[40]

参照

参考文献

^ Wolf, SA; Chtchelkanova, AY; Treger, DM (2006). 「スピントロニクス - 回顧と展望」IBM Journal of Research and Development . 50 : 101–110. doi :10.1147/rd.501.0101.
^ 「物理学プロファイル: 「Stu Wolf: True D! Hollywood Story」」。2011年4月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年7月11日閲覧。
^ スピントロニクス：スピンベースのエレクトロニクスの未来ビジョン。Sciencemag.org（2001年11月16日）。2013年10月21日閲覧。
^ ab Bhatti, S.; et al. (2017). 「スピントロニクスベースのランダムアクセスメモリ：レビュー」. Materials Today . 20 (9): 530–548. doi : 10.1016/j.mattod.2017.07.007 . hdl : 10356/146755 .
^ Johnson, M.; Silsbee, RH (1985). 「界面電荷-スピン結合: 金属におけるスピン磁化の注入と検出」. Physical Review Letters . 55 (17): 1790–1793. Bibcode :1985PhRvL..55.1790J. doi :10.1103/PhysRevLett.55.1790. PMID 10031924.
^ Baibich, MN; Broto, JM; Fert, A.; Nguyen Van Dau, FN; Petroff, F.; Etienne, P.; Creuzet, G.; Friederich, A.; Chazelas, J. (1988). 「(001)Fe/(001)Cr 磁性超格子の巨大磁気抵抗」(PDF) . Physical Review Letters . 61 (21): 2472–2475. Bibcode :1988PhRvL..61.2472B. doi : 10.1103/PhysRevLett.61.2472 . PMID 10039127.
^ Binasch, G.; Grünberg, P.; Saurenbach, F.; Zinn, W. (1989). 「反強磁性層間交換による層状磁気構造の磁気抵抗効果の増強」Physical Review B . 39 (7): 4828–4830. Bibcode :1989PhRvB..39.4828B. doi : 10.1103/PhysRevB.39.4828 . PMID 9948867.
^ Julliere, M. (1975). 「強磁性膜間のトンネリング」. Physics Letters A. 54 ( 3): 225–226. Bibcode :1975PhLA...54..225J. doi :10.1016/0375-9601(75)90174-7.
^ Datta, S. & Das, B. (1990). 「電気光学変調器の電子アナログ」.応用物理学論文集. 56 (7): 665–667. Bibcode :1990ApPhL..56..665D. doi :10.1063/1.102730.
^ EI Rashba、「サイクロトロンおよび垂直磁場中の複合共鳴」、Sov. Phys. Solid State 2、1109 -1122 (1960)
^ Linder, Jacob; Robinson, Jason WA (2015年4月2日). 「超伝導スピントロニクス」. Nature Physics . 11 (4): 307–315. arXiv : 1510.00713 . Bibcode :2015NatPh..11..307L. doi :10.1038/nphys3242. ISSN 1745-2473. S2CID 31028550.
^ Eschrig, Matthias (2011). 「スピントロニクスのためのスピン偏極超電流」. Physics Today . 64 (1): 43–49. Bibcode :2011PhT....64a..43E. doi :10.1063/1.3541944.
^ 半導体の国際技術ロードマップ
^ Behin-Aein, B.; Datta, D.; Salahuddin, S.; Datta, S. (2010). 「メモリを内蔵したオールスピンロジックデバイスの提案」Nature Nanotechnology . 5 (4): 266–270. Bibcode :2010NatNa...5..266B. doi :10.1038/nnano.2010.31. PMID 20190748.
^ Manipatruni, Sasikanth; Nikonov, Dmitri E. and Young, Ian A. (2011) [1112.2746] スピントロニクス集積回路の SPICE のための回路理論。Arxiv.org。2013 年 10 月 21 日に取得。
^ Crocus 社、Starchip 社と提携し、磁気論理ユニット (MLU) 技術に基づくシステムオンチップソリューションを開発。crocus-technology.com。2011 年 12 月 8 日
^ スピントロニクスロジック集積回路の信頼性を向上させる画期的な新技術。Nec.com。2012年6月11日。
^ S. Manipatruni、DE Nikonov、IA Young、「スピントロニック集積回路のモデリングと設計」、IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers、vol. 59、no. 12、pp. 2801-2814、2012 年 12 月、doi: 10.1109/TCSI.2012.2206465。https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6359950&isnumber=6359940
^ スピントロニクス。Sigma-Aldrich。2013年10月21日閲覧。
^ Everspin Archived 30 June 2012 at the Wayback Machine . Everspin. 2013年10月21日閲覧。
^ Hoberman, Barry. 実用的な MRAM の出現 2013 年 10 月 21 日にWayback Machineにアーカイブされました。crocustechnology.com
^ LaPedus, Mark (2009 年 6 月 18 日) Tower が Crocus に投資、MRAM ファウンドリ取引を示唆。eetimes.com
^ Walser, M.; Reichl, C.; Wegscheider, W. & Salis, G. (2012). 「持続スピンヘリックスの形成の直接マッピング」Nature Physics . 8 (10): 757. arXiv : 1209.4857 . Bibcode :2012NatPh...8..757W. doi :10.1038/nphys2383. S2CID 119209785.
^ Assadi, MHN; Hanaor, DAH (2013). 「TiO ₂多形における銅のエネルギーと磁性に関する理論的研究」. Journal of Applied Physics . 113 (23): 233913–233913–5. arXiv : 1304.1854 . Bibcode :2013JAP...113w3913A. doi :10.1063/1.4811539. S2CID 94599250.
^ Ogale, SB (2010). 「金属酸化物系における希薄ドーピング、欠陥、強磁性」. Advanced Materials . 22 (29): 3125–3155. Bibcode :2010AdM....22.3125O. doi :10.1002/adma.200903891. PMID 20535732. S2CID 25307693.
^ Jonker, B.; Park, Y.; Bennett, B.; Cheong, H.; Kioseoglou, G.; Petrou, A. (2000). 「半導体ヘテロ構造への堅牢な電気スピン注入」. Physical Review B . 62 (12): 8180. Bibcode :2000PhRvB..62.8180J. doi :10.1103/PhysRevB.62.8180.
^ Hanbicki, AT; Jonker, BT; Itskos, G.; Kioseoglou, G.; Petrou, A. (2002). 「磁性金属/トンネルバリアコンタクトから半導体への効率的な電気スピン注入」. Applied Physics Letters . 80 (7): 1240. arXiv : cond-mat/0110059 . Bibcode :2002ApPhL..80.1240H. doi :10.1063/1.1449530. S2CID 119098659.
^ Jiang, X.; Wang, R.; Van Dijken, S.; Shelby, R.; MacFarlane, R.; Solomon, G.; Harris, J.; Parkin, S. (2003). 「磁気トンネルトランジスタソースからの GaAs へのホット電子スピン注入の光学的検出」. Physical Review Letters . 90 (25): 256603. Bibcode :2003PhRvL..90y6603J. doi :10.1103/PhysRevLett.90.256603. PMID 12857153.
^ Kikkawa, J.; Awschalom, D. (1998). 「n型GaAsにおける共鳴スピン増幅」. Physical Review Letters . 80 (19): 4313. Bibcode :1998PhRvL..80.4313K. doi :10.1103/PhysRevLett.80.4313.
^ Jonker, Berend T. スピン偏極注入キャリアの崩壊または再結合による偏光発光 - 米国特許 5874749 2009 年 12 月 12 日にWayback Machineにアーカイブ。1999 年 2 月 23 日発行。
^ Lou, X.; Adelmann, C.; Crooker, SA; Garlid, ES; Zhang, J.; Reddy, KSM; Flexner, SD; Palmstrøm, CJ; Crowell, PA (2007). 「横方向強磁性体–半導体デバイスにおけるスピン輸送の電気的検出」. Nature Physics . 3 (3): 197. arXiv : cond-mat/0701021 . Bibcode :2007NatPh...3..197L. doi :10.1038/nphys543. S2CID 51390849.
^ Appelbaum, I.; Huang, B.; Monsma, DJ (2007). 「シリコンにおけるスピン輸送の電子測定と制御」. Nature . 447 (7142): 295–298. arXiv : cond-mat/0703025 . Bibcode :2007Natur.447..295A. doi :10.1038/nature05803. PMID 17507978. S2CID 4340632.
^ ジュティッチ、I.;ファビアン、J. (2007)。「スピントロニクス: シリコンツイスト」。自然。447 (7142): 268–269。Bibcode :2007Natur.447..268Z。土井：10.1038/447269a。PMID 17507969。S2CID 32830840 。
^ Holub, M.; Shin, J.; Saha, D.; Bhattacharya, P. (2007). 「半導体レーザーにおける電気スピン注入と閾値低減」. Physical Review Letters . 98 (14): 146603. Bibcode :2007PhRvL..98n6603H. doi :10.1103/PhysRevLett.98.146603. PMID 17501298.
^ Van Dijken, S.; Jiang, X.; Parkin, SSP (2002). 「高出力電流磁気トンネルトランジスタの室温動作」.応用物理学論文集. 80 (18): 3364. Bibcode :2002ApPhL..80.3364V. doi :10.1063/1.1474610.
^ Jungwirth, T. (2014年4月28日). 「反強磁性体を用いたスピントロニクスへの相対論的アプローチ」(PDF) (バイエルン大学の物理学コロキウムの告知). 2014年4月29日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2014年4月29日閲覧。
^ これは数学的には回転群SO(3)からその相対論的被覆である「二重群」SU(2)への遷移に対応する。
^ ab Jungwirth, T.; Marti, X.; Wadley, P.; Wunderlich, J. (2016). 「反強磁性スピントロニクス」. Nature Nanotechnology . 11 (3). Springer Nature: 231–241. arXiv : 1509.05296 . Bibcode :2016NatNa..11..231J. doi :10.1038/nnano.2016.18. ISSN 1748-3387. PMID 26936817. S2CID 5058124.
^ ab Gomonay, O.; Jungwirth, T.; Sinova, J. (2017年2月21日). 「反強磁性スピントロニクスの概念」. Physica Status Solidi RRL . 11 (4). Wiley: 1700022. arXiv : 1701.06556 . Bibcode :2017PSSRR..1100022G. doi :10.1002/pssr.201700022. ISSN 1862-6254. S2CID 73575617.
^ Chappert, Claude; Fert, Albert; van Dau, Frédéric Nguyen (2007). 「データストレージにおけるスピンエレクトロニクスの出現」. Nature Materials . 6 (11). Springer Science and Business Media LLC: 813–823. Bibcode :2007NatMa...6..813C. doi :10.1038/nmat2024. ISSN 1476-1122. PMID 17972936. S2CID 21075877.

さらに読む

「スピントロニクス入門」。 Marc Cahay、Supriyo Bandyopadhyay、CRC Press、ISBN 0-8493-3133-1
JA Gupta 、R. Knobel、N. Samarth、DD Awschalom (2001 年 6 月 29 日)。「電子スピンコヒーレンスの超高速操作」。Science 292 ( 5526): 2458–2461。Bibcode : 2001Sci ...292.2458G。doi : 10.1126 /science.1061169。PMID 11431559。S2CID 22898874 。
Wolf, SA; Awschalom, DD; Buhrman, RA; Daughton, JM; von Molnár, S; Roukes, ML; Chtchelkanova, AY; Treger, DM (2001 年 11 月 16 日)。「スピントロニクス: スピンベースのエレクトロニクスの未来ビジョン」。Science。294 ( 5546 ) : 1488–1495。Bibcode : 2001Sci ...294.1488W。doi :10.1126/science.1065389。PMID 11711666。S2CID 14010432 。
Sharma, P. (2005 年 1 月 28 日). 「スピン電流の作り方」. Science . 307 (5709): 531–533. doi :10.1126/science.1099388. PMID 15681374. S2CID 118636399.
トマシュ・ディートル;デビッド・D・オーシャロム;マリア・カミンスカ。ら、編。（2009年）。スピントロニクス。学術出版局。ISBN 9780080914213。
Žutić, I.; Das Sarma, S. (2004). 「スピントロニクス: 基礎と応用」.現代物理学レビュー. 76 (2): 323–410. arXiv : cond-mat/0405528 . Bibcode :2004RvMP...76..323Z. doi :10.1103/RevModPhys.76.323. S2CID 119398474.
Parkin, Stuart; Ching-Ray, Chang; Chantrell, Roy 編 (2011)。「SPIN」。ワールドサイエンティフィック。ISSN 2010-3247 。 {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です
「スピントロニクスが前進」、サウスフロリダ大学ニュース
Bader, SD; Parkin, SSP (2010). 「スピントロニクス」. Annual Review of Condensed Matter Physics . 1 : 71–88. Bibcode :2010ARCMP...1...71B. doi :10.1146/annurev-conmatphys-070909-104123.

外部リンク

ネイチャー誌がまとめたスピンの歴史における23のマイルストーン
マイルストーン18：エレクトロニクスの大きな飛躍：巨大磁気抵抗、Natureがまとめた
マイルストーン20：スピン内の情報：NatureがまとめたDatta-Das
オーシャロム、デイビッド D.フラッテ、マイケル E.ニティン、サマルト（2002 年 6 月）。「スピントロニクス」。科学的アメリカ人。286 (6): 66–73。書誌コード:2002SciAm.286f..66A。土井：10.1038/scientificamerican0602-66。PMID 12030093。
ニュースとリソースを備えたスピントロニクスポータル
RaceTrack:InformationWeek (2008 年 4 月 11 日) 2008 年 4 月 14 日にWayback Machineにアーカイブされました
スピントロニクス研究は GaAs を対象としています。
スピントロニクスチュートリアル
S. Datta によるスピン輸送に関する講義 (Datta Das トランジスタより) - パート 1 とパート 2

[1] Wolf, SA; Chtchelkanova, AY; Treger, DM (2006). 「スピントロニクス - 回顧と展望」IBM Journal of Research and Development . 50 : 101–110. doi :10.1147/rd.501.0101.

[2] 「物理学プロファイル: 「Stu Wolf: True D! Hollywood Story」」。2011年4月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年7月11日閲覧。

[3] スピントロニクス：スピンベースのエレクトロニクスの未来ビジョン。Sciencemag.org（2001年11月16日）。2013年10月21日閲覧。

[Bhatti_et_al.-4] Bhatti, S.; et al. (2017). 「スピントロニクスベースのランダムアクセスメモリ：レビュー」. Materials Today . 20 (9): 530–548. doi : 10.1016/j.mattod.2017.07.007 . hdl : 10356/146755 .

[5] Johnson, M.; Silsbee, RH (1985). 「界面電荷-スピン結合: 金属におけるスピン磁化の注入と検出」. Physical Review Letters . 55 (17): 1790–1793. Bibcode :1985PhRvL..55.1790J. doi :10.1103/PhysRevLett.55.1790. PMID 10031924.

[6] Baibich, MN; Broto, JM; Fert, A.; Nguyen Van Dau, FN; Petroff, F.; Etienne, P.; Creuzet, G.; Friederich, A.; Chazelas, J. (1988). 「(001)Fe/(001)Cr 磁性超格子の巨大磁気抵抗」(PDF) . Physical Review Letters . 61 (21): 2472–2475. Bibcode :1988PhRvL..61.2472B. doi : 10.1103/PhysRevLett.61.2472 . PMID 10039127.

[7] Binasch, G.; Grünberg, P.; Saurenbach, F.; Zinn, W. (1989). 「反強磁性層間交換による層状磁気構造の磁気抵抗効果の増強」Physical Review B . 39 (7): 4828–4830. Bibcode :1989PhRvB..39.4828B. doi : 10.1103/PhysRevB.39.4828 . PMID 9948867.

[8] Julliere, M. (1975). 「強磁性膜間のトンネリング」. Physics Letters A. 54 ( 3): 225–226. Bibcode :1975PhLA...54..225J. doi :10.1016/0375-9601(75)90174-7.

[9] Datta, S. & Das, B. (1990). 「電気光学変調器の電子アナログ」.応用物理学論文集. 56 (7): 665–667. Bibcode :1990ApPhL..56..665D. doi :10.1063/1.102730.

[10] EI Rashba、「サイクロトロンおよび垂直磁場中の複合共鳴」、Sov. Phys. Solid State 2、1109 -1122 (1960)

[11] Linder, Jacob; Robinson, Jason WA (2015年4月2日). 「超伝導スピントロニクス」. Nature Physics . 11 (4): 307–315. arXiv : 1510.00713 . Bibcode :2015NatPh..11..307L. doi :10.1038/nphys3242. ISSN 1745-2473. S2CID 31028550.

[12] Eschrig, Matthias (2011). 「スピントロニクスのためのスピン偏極超電流」. Physics Today . 64 (1): 43–49. Bibcode :2011PhT....64a..43E. doi :10.1063/1.3541944.

[13] 半導体の国際技術ロードマップ

[14] Behin-Aein, B.; Datta, D.; Salahuddin, S.; Datta, S. (2010). 「メモリを内蔵したオールスピンロジックデバイスの提案」Nature Nanotechnology . 5 (4): 266–270. Bibcode :2010NatNa...5..266B. doi :10.1038/nnano.2010.31. PMID 20190748.

[15] Manipatruni, Sasikanth; Nikonov, Dmitri E. and Young, Ian A. (2011) [1112.2746] スピントロニクス集積回路の SPICE のための回路理論。Arxiv.org。2013 年 10 月 21 日に取得。

[16] Crocus 社、Starchip 社と提携し、磁気論理ユニット (MLU) 技術に基づくシステムオンチップソリューションを開発。crocus-technology.com。2011 年 12 月 8 日

[17] スピントロニクスロジック集積回路の信頼性を向上させる画期的な新技術。Nec.com。2012年6月11日。

[18] S. Manipatruni、DE Nikonov、IA Young、「スピントロニック集積回路のモデリングと設計」、IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers、vol. 59、no. 12、pp. 2801-2814、2012 年 12 月、doi: 10.1109/TCSI.2012.2206465。https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6359950&isnumber=6359940

[19] スピントロニクス。Sigma-Aldrich。2013年10月21日閲覧。

[20] Everspin Archived 30 June 2012 at the Wayback Machine . Everspin. 2013年10月21日閲覧。

[21] Hoberman, Barry. 実用的な MRAM の出現 2013 年 10 月 21 日にWayback Machineにアーカイブされました。crocustechnology.com

[22] LaPedus, Mark (2009 年 6 月 18 日) Tower が Crocus に投資、MRAM ファウンドリ取引を示唆。eetimes.com

[23] Walser, M.; Reichl, C.; Wegscheider, W. & Salis, G. (2012). 「持続スピンヘリックスの形成の直接マッピング」Nature Physics . 8 (10): 757. arXiv : 1209.4857 . Bibcode :2012NatPh...8..757W. doi :10.1038/nphys2383. S2CID 119209785.

[24] Assadi, MHN; Hanaor, DAH (2013). 「TiO ₂多形における銅のエネルギーと磁性に関する理論的研究」. Journal of Applied Physics . 113 (23): 233913–233913–5. arXiv : 1304.1854 . Bibcode :2013JAP...113w3913A. doi :10.1063/1.4811539. S2CID 94599250.

[25] Ogale, SB (2010). 「金属酸化物系における希薄ドーピング、欠陥、強磁性」. Advanced Materials . 22 (29): 3125–3155. Bibcode :2010AdM....22.3125O. doi :10.1002/adma.200903891. PMID 20535732. S2CID 25307693.

[26] Jonker, B.; Park, Y.; Bennett, B.; Cheong, H.; Kioseoglou, G.; Petrou, A. (2000). 「半導体ヘテロ構造への堅牢な電気スピン注入」. Physical Review B . 62 (12): 8180. Bibcode :2000PhRvB..62.8180J. doi :10.1103/PhysRevB.62.8180.

[27] Hanbicki, AT; Jonker, BT; Itskos, G.; Kioseoglou, G.; Petrou, A. (2002). 「磁性金属/トンネルバリアコンタクトから半導体への効率的な電気スピン注入」. Applied Physics Letters . 80 (7): 1240. arXiv : cond-mat/0110059 . Bibcode :2002ApPhL..80.1240H. doi :10.1063/1.1449530. S2CID 119098659.

[28] Jiang, X.; Wang, R.; Van Dijken, S.; Shelby, R.; MacFarlane, R.; Solomon, G.; Harris, J.; Parkin, S. (2003). 「磁気トンネルトランジスタソースからの GaAs へのホット電子スピン注入の光学的検出」. Physical Review Letters . 90 (25): 256603. Bibcode :2003PhRvL..90y6603J. doi :10.1103/PhysRevLett.90.256603. PMID 12857153.

[29] Kikkawa, J.; Awschalom, D. (1998). 「n型GaAsにおける共鳴スピン増幅」. Physical Review Letters . 80 (19): 4313. Bibcode :1998PhRvL..80.4313K. doi :10.1103/PhysRevLett.80.4313.

[30] Jonker, Berend T. スピン偏極注入キャリアの崩壊または再結合による偏光発光 - 米国特許 5874749 2009 年 12 月 12 日にWayback Machineにアーカイブ。1999 年 2 月 23 日発行。

[31] Lou, X.; Adelmann, C.; Crooker, SA; Garlid, ES; Zhang, J.; Reddy, KSM; Flexner, SD; Palmstrøm, CJ; Crowell, PA (2007). 「横方向強磁性体–半導体デバイスにおけるスピン輸送の電気的検出」. Nature Physics . 3 (3): 197. arXiv : cond-mat/0701021 . Bibcode :2007NatPh...3..197L. doi :10.1038/nphys543. S2CID 51390849.

[32] Appelbaum, I.; Huang, B.; Monsma, DJ (2007). 「シリコンにおけるスピン輸送の電子測定と制御」. Nature . 447 (7142): 295–298. arXiv : cond-mat/0703025 . Bibcode :2007Natur.447..295A. doi :10.1038/nature05803. PMID 17507978. S2CID 4340632.

[33] ジュティッチ、I.;ファビアン、J. (2007)。「スピントロニクス: シリコンツイスト」。自然。447 (7142): 268–269。Bibcode :2007Natur.447..268Z。土井：10.1038/447269a。PMID 17507969。S2CID 32830840 。

[34] Holub, M.; Shin, J.; Saha, D.; Bhattacharya, P. (2007). 「半導体レーザーにおける電気スピン注入と閾値低減」. Physical Review Letters . 98 (14): 146603. Bibcode :2007PhRvL..98n6603H. doi :10.1103/PhysRevLett.98.146603. PMID 17501298.

[dijken-35] Van Dijken, S.; Jiang, X.; Parkin, SSP (2002). 「高出力電流磁気トンネルトランジスタの室温動作」.応用物理学論文集. 80 (18): 3364. Bibcode :2002ApPhL..80.3364V. doi :10.1063/1.1474610.

[36] Jungwirth, T. (2014年4月28日). 「反強磁性体を用いたスピントロニクスへの相対論的アプローチ」(PDF) (バイエルン大学の物理学コロキウムの告知). 2014年4月29日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2014年4月29日閲覧。

[37] これは数学的には回転群SO(3)からその相対論的被覆である「二重群」SU(2)への遷移に対応する。

[netzero-38] Jungwirth, T.; Marti, X.; Wadley, P.; Wunderlich, J. (2016). 「反強磁性スピントロニクス」. Nature Nanotechnology . 11 (3). Springer Nature: 231–241. arXiv : 1509.05296 . Bibcode :2016NatNa..11..231J. doi :10.1038/nnano.2016.18. ISSN 1748-3387. PMID 26936817. S2CID 5058124.

[adv-39] Gomonay, O.; Jungwirth, T.; Sinova, J. (2017年2月21日). 「反強磁性スピントロニクスの概念」. Physica Status Solidi RRL . 11 (4). Wiley: 1700022. arXiv : 1701.06556 . Bibcode :2017PSSRR..1100022G. doi :10.1002/pssr.201700022. ISSN 1862-6254. S2CID 73575617.

[40] Chappert, Claude; Fert, Albert; van Dau, Frédéric Nguyen (2007). 「データストレージにおけるスピンエレクトロニクスの出現」. Nature Materials . 6 (11). Springer Science and Business Media LLC: 813–823. Bibcode :2007NatMa...6..813C. doi :10.1038/nmat2024. ISSN 1476-1122. PMID 17972936. S2CID 21075877.