Student World

Objev mezinárodního týmu fyziků, jehož členem je i prof. Tomáš Jungwirth z Fyzikálního ústavu Akademie věd České republiky.

Tomáš Jungwirth z Fyzikálního ústavu Akademie věd České republiky a profesor University of Nottngham 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, v jednom z nichž pracovali Sinova a Jungwirth, došly nezávisle k závěru, že ke zmagnetování může dojít i bez 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.

Další informace o objevu je možné získat:
z původního vědeckého článku uveřejněného na internetové adrese: http://arxiv.org/abs/cond-mat/0410295 , který bude publikován v únoru ve Physical Review Letters.
Nebo kontaktujte: prof. Tomáše Jungwirtha: jungw@fzu.cz
Tiskový odbor AVČR vkratochvilova@ssc.cas.cz ; 221 403 405

autor