СПИНТРОНИКА

СПИНТРОНИКА: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И УСТРОЙСТВА

Фетисов Ю. К., Сигов А. С.
МИРЭА-Российский технологический университет, https://www.mirea.ru
Москва 119454, Российская Федерация

Поступила в редакцию 19 марта 2018

Аннотация. "Спинтроника" ("spintronics") представляет собой одно из наиболее быстро развивающихся направлений науки и техники, которое в настоящее время рассматривается как наиболее перспективная технология дальнейшего развития элементной базы информационных технологий. Спинтроника включает в себя физические эффекты, обусловленные спинами отдельных электронов и спин-поляризованными токами, протекающими в тонких магнитных и полупроводниковых пленках и гетероструктурах, и устройства обработки информации на их основе. В обзоре приведены качественные оценки, демонстрирующие потенциальные преимущества спинтроники по сравнению с полупроводниковой микро- и наноэлектроникой. Рассмотрены физические явления, формирующие научную основу спинтроники, такие как доменные микроструктуры, скирмионы, спиновые волны, спин-поляризованный ток, гигантское и туннельное магнетосопротивление, спиновый перенос углового момента. Перечислены перспективные материалы спинтроники, включая ферромагнитные металлы и полупроводники, полуметаллические ферромагнитные оксиды, сплавы Гейслера. Показаны возможности управления спиновыми токами с помощью магнитных полей, механических деформаций в мультиферроидных структурах и сверхкоротких оптических импульсов. Описаны реализованные и находящиеся в стадии создания устройства на принципах спинтроники, такие как высокочувствительные датчики магнитных полей, элементы магнитной памяти с произвольным доступом, наногенераторы сверхвысокочастотного диапазона, спиновые диоды и спиновые транзисторы, спиновый голографический процессор. В заключительной части перечислены основные центры исследований по спинтронике за рубежом и в России, приведен список обзорных публикаций по теме.

Ключевые слова: спинтроника, магнитные гетероструктуры, спин-поляризованный ток, спиновые волны, скирмион, магнетосопротивление, туннельный эффект, датчики магнитных полей, спиновый транзистор, спиновый генератор, спиновый процессор

PACS: 67.57.Lm, 72.25.Ba, 75.70.-i, 75.76.+j

РЭНСИТ, 2018, 10(3):343-356 DOI: 10.17725/rensit.2018.10.343

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/260/10(3)343-356.pdf