Čech je spoluobjevitelem spinového Hallova jevu

29 Čvc

Tomáš Jungwirth z Fyzikálního ústavu Akademie věd České republiky a profesor University of Nottingham ve Velké Británii je jedním ze čtyřčlenného mezinárodního týmu fyziků, který oznámil pozorovaní spinového Hallova jevu.

Tento fyzikální objev učiněný v polovodičovém čipu s několik nanometrů tenkou vodivou vrstvou otevírá v mikroelektronice novou a velmi atraktivní možnost zmagnetovat polovodič pomocí elektrického napětí. Na práci se spolu s Tomášem Jungwirthem podíleli Jörg Wunderlich a Bernd Kaestner z Hitachi Cambridge Laboratory ve Velké Británii a Jairo Sinova z Texas A&M University v USA. Hallovy jevy je pojem dobře známý jak ve fyzice, tak i v řadě mikroelektronických aplikací. Jejich charakteristickým znakem je nahromadění elektrického náboje u hrany vodiče a s tím související vznik napětí napříč toku elektrického proudu. Spinový Hallův jev se liší tím, že místo elektrického náboje se na hraně indukuje magnetizace. První teoretická práce o spinovém Hallově jevu se objevila již v roce 1971. Popisuje proudící elektrony, které v sobě nesou miniaturní magnet nazývaný spin a díky srážkám s nečistotami v materiálu jsou odkláněny k hraně vzorku, kde vytvářejí magnetizaci. V roce 2003 dva týmy, z nichž v jednom pracovali Sinova a Jungwirth, došly nezávisle k závěru, že ke zmagnetování může dojít i beze srážek.
Předpověď tohoto tzv. vlastního spinového Hallova jevu vyvolala širokou teoretickou diskusi o skutečné podstatě jevu i nebývalou experimentální aktivitu motivovanou jednak jevem samotným, ale i jeho možným využitím v energeticky méně náročných nástupcích dnešních mikroelektronických součástek. Wunderlich a Kaestner vyvinuli pro měření spinového Hallova jevu mikročip, který umožňuje detekovat magnetizaci na hraně velmi tenké vodivé vrstvy pomocí zabudovaných svítících diod. Spolu s Jungwirthem a Sinovou pak v této speciálně navržené polovodičové struktuře spinový Hallův jev indukovali a analyzovali na základě měřené polarizace vybuzeného diodového záření. Časopis Physics Today představuje práci na straně 17 svého únorového vydání spolu s nezávislou studií týmu z Kalifornie, která prokázala existenci jevu, i když ve slabší formě, v běžném polovodiči. Paradoxně zatímco chování speciální tenké vrstvy odpovídá spíše vlastnímu spinovému Hallovu jevu, v polovodiči studovaném Kalifornskou skupinou hrají srážky elektronů s nečistotami významnou roli. Fyzikální podstata jevu tedy stále čeká na své úplné vysvětlení. Nicméně již dnes otevírá objev cestu, jak propojit svět polovodičů s mikroelektronickým oborem zvaným spintronika, který v nedávné době způsobil revoluční změny v oblasti počítačových pamětí a který doposud využíval spontánní magnetizaci přítomnou v některých kovech.

Leave a Reply