Tạo ra các thiết bị quang điện tử có tốc độ nhanh hơn và rẻ hơn

Tuy nhiên, một trong những trở ngại then chốt trong lĩnh vực đang nổi lên này là: những vật liệu từ và vật liệu bán dẫn cần thiết để tạo ra cơ cấu spintronic lại cực kỳ khó tương hợp với nhau. Nay, các nhà nghiên cứu ở trường đại học Ohio đã phát triển một hệ thống từ tính- bán dẫn, mà xem ra đã tạo ra bước tiến mới để khắc phục trở ngại này. Arthur Smith- Giáo sư vật lý học ở trường Đại học Ohio cùng các cộng sự đã thành công trong việc cấy gali-mangan (là vật liệu từ tính) lên gali nitrua (là vật liệu bán dẫn, thường dùng để chế tạo laser màu xanh và diot phát quang-LED).

Các nhà nghiên cứu trên cho biết dựa vào việc bố trí khoảng cách giữa các nguyên tử ở các lớp vật liệu một cách phù hợp, họ đã tạo ra một giao diện nhẵn giữa các lớp, nhờ thế tăng được cơ hội tạo ra cơ cấu spintronic khả dụng. Smith cho biết, nếu giao diện không nhẵn thì khi các điện tử dịch chuyển qua hàng rào giữa kim loại và vật liệu bán dẫn, chúng có thể bị mất spin ban đầu của chúng, khiến cho cơ cấu bị hỏng. Ngoài ra, hệ thống mới của họ còn duy trì được từ tính ở nhiệt độ trong phòng. Nhiều vật liệu spintronic tiềm năng chỉ hoạt động tốt ở nhiệt độ cực thấp, mặc dù gần đây đã phát triển được một số vật liệu có khả năng hoạt động ở nhiệt độ trong phòng.

Mặc dù vẫn phải tiếp tục thử nghiệm để khẳng định việc các điện tử sẽ duy trì các đặc trưng spin của chúng khi dịch chuyển từ kim loại sang vật liệu bán dẫn, nhưng theo Smith, những thử nghiệm ban đầu là đáng khích lệ. Theo ông, có nhiều triển vọng là cơ cấu đó sẽ hoạt động khá tốt.

Hệ thống điện tử khi sử dụng spin của điện tử (được biểu thị bởi 2 biến số: hướng lên và hướng xuống), có thể hoạt động tương tự như các tranzito hiện nay, nhưng có một số ưu điểm. ở những mạch điện tử hiện nay, dòng điện là đại lượng duy nhất chịu trách nhiệm thực hiện các chức năng logic: dòng điện chạy qua tranzito biểu thị cho số 1, không có dòng diện là biểu thị cho số 0. Khi sử dụng spin, thì điện tử có spin hướng lên sẽ biểu thị cho số 1, còn điện tử có spin hướng xuống biểu thị số 0. Tuy nhiên, khác với trường hợp dùng dòng điện, spin vẫn có thể được duy trì ngay cả khi ngắt điện và mạch spintronic tiêu thụ ít năng lượng hơn, vì không cần phải liên tục đưa điện vào. Đây chính là lý do vì sao các công ty, chẳng hạn như Freescale Semiconductor đang nghiên cứu để chế tạo các bộ nhớ dựa vào spin.

Ưu điểm thứ 2 là khi sử dụng spin có thể tăng thêm năng lực lưu trữ và truyền dữ liệu của điện tử, giúp cho bộ vi xử lý hoạt động nhanh hơn.

Smith cho biết, mặc dù hệ thống của ông còn lâu mới có thể được ứng dụng trong mạch điện tử, nhưng có thể rất thích hợp cho các ứng dụng quang- điện tử, chẳng hạn như laser và LED.

Nguồn: SciTechDaily, 5/2007, automation.org.vn, 04/06/2007