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Spin Feld-Effekt-Transistor
(1. Bild) Der Spin Feld-Effekt Transistor (Spin FET) wurde 1990 von S. Datta und B. Das vorgeschlagen. Er besteht aus einer Halbleiterheterostruktur, die ferromagnetische source- und drain- Kontakte besitzt. Elektronen, die am linken Kontakt spin-polarisiert injiziert werden und sich ohne Streuung entlang des Kanals bewegen, können aufgrund der Spin-Bahn-Wechselwirkung (Rashba-Effekt) eine Spin-Präzessions-Bewegung ausführen. Die am rechten Kontakt detektierte Spannung hängt vom Präzessionswinkel ab, der mit Hilfe einer Gate-Spannug elektrisch gesteuert werden kann.
(2. Bild) Elektrisch gesteuerter Magnetowiderstand-Effekt in einem Spin FET. Der Durchlaß des FETs ist abhängig von der Magnetisierungrichtung der beiden Kontakte zueinander, von der Ladungsträgerdichte im Kanal und von der Stärke des Rashba-Effekts, der entlang der x-Achse von links nach rechts zunimmt. Der Magnetowiderstands-Effekt kann sein Vorzeichen wechseln. Das unterscheidet ihn vom GMR- und TMR-Effekt.
![Spin Feld-Effekt-Transistor Zwei Grafiken, die jeweils das gleiche Bauteil zeigen: unten eine Schicht aus Indium-Gallium-Arsenid. Darauf links eine source-Elektrode, Ferromagnet oder Halbmetall. Rechts eine collector-Elektrode aus gleichem Material. Dazwischen von unten nach oben: eine dünne Schicht nichtmagnetisches Material, darauf eine Schicht aus Indium-Aluminium-Arsenid, darauf eine Gate-Elektrode. Unter der ganzen Struktur ist eine zweite Gate-Elektrode angebracht, die genau die entgegengesetzte Spannung zur oberen Elektrode aufweist. In beiden Grafiken sind sowohl in der source-Elektrode als auch in der Kollektorelektrode Elektronen mit nach oben gerichtetem Spin vorhanden. In der oberen Grafik liegt an der Gate-Elektrode eine Spannung, dadurch sind auch die Elektronenspins in der nichtmagnetischen Zwischenschicht alle parallel nach oben gerichtet. In der unteren Grafik liegt an der Gate-Elektrode keine Spannung. Dadurch richten sich die Elektronenspins zwischen source- und collector-Elektrode sukzessive immer weiter von senkrechter in waagrechte Orientierung.](/fileadmin/_processed_/7/d/csm_2011_field-effect-transistor-FET_NIMS_fe52c90c83.gif)
Quelle: https://www.weltderphysik.de/media/