Universität Regensburg - 19.12.2016
Spins haltbar gemacht
An der Universität Regensburg beschäftigen sich Physiker in einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierten Sonderforschungsbereich "Spinphänomene in reduzierten Dimensionen (SFB 689)" mit der Spinelektronik. Eine Arbeitsgruppe um Prof. Dr. John Schliemann, Professur für Theoretische Physik, erforscht seit mehr als zehn Jahren die Strukturen von Spins und hat jetzt herausgefunden, dass persistente Strukturen auch in allgemeinerer Geometrie möglich sind.
In der elektronischen Datenverarbeitung werden typischerweise Elektronen
aufgrund ihrer elektrischen Ladung in Halbleiterstrukturen bewegt. Zur
Speicherung von Information in magnetischen Medien wird hingegen das
magnetische Moment, d. h. der Spin, der Elektronen verwendet. Die
Spinelektronik möchte beides verbinden und auch den Elektronenspin zur
Datenverarbeitung in Halbleitern nutzen. Ein Hauptproblem der Spinelektronik
ist die Dekohärenz infolge von Störstellen und Verunreinigungen in
Halbleitern, welche durch die sogenannte Spin-Bahn-Kopplung zu einer
endlichen "Lebensdauer" der Elektronenspins führt. In
räumlich zweidimensionalen Schichtstrukturen ("Quantentrögen") können für
geeignete Systemparameter jedoch langlebige schraubenförmige Spintexturen
("persistente Spinhelizes") entstehen. An der theoretischen Vorhersage
solcher Spinstrukturen war die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. John Schliemann
bereits im Jahr 2003 unmittelbar beteiligt, die wissenschaftliche Prognose
Schliemanns wurde seitdem durch zahlreiche experimentelle Befunde
bestätigt.
Die Details solcher Spinhelizes hängen von der Orientierung der zweidimensionalen Schicht relativ zum dreidimensionalen Kristallgitter des Wirtshalbleiters ab. Letzteres ist vom kubischen Typ, so dass man es sich - ähnlich wie beim Kochsalz- aus Würfeln aufgebaut vorstellen kann. Ein Würfel besitzt drei verschiedene Sorten von Spiegelebenen, die den Würfel (und damit das Kristallgitter) ineinander überführen. Bislang konzentrierten sich die Untersuchungen auf jene drei Symmetrieebenen des zugrundeliegenden kubischen Gitters. Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. John Schliemann konnte jedoch vor kurzem zeigen, dass derartige persistente Strukturen auch in allgemeinerer Geometrie möglich sind und hierfür notwendige und hinreichende Bedingungen ableiten. Im Ergebnis kann die Elektronenschicht auch "schief" im Halbleiter liegen und dennoch perfekte Spinkohärenz aufweisen.
Diese Ergebnisse dürften für weitere Belebung der intensiven
experimentellen Untersuchungen sorgen, von der Fachzeitschrift Physical
Review Letters wurden sie im Dezember 2016 als Titelthema ausgewählt:
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.236801)
Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung unter:
http://idw-online.de/de/institution87
*
Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft e. V. - idw - Pressemitteilung
Universität Regensburg, Claudia Kulke M.A., 19.12.2016
WWW: http://idw-online.de
E-Mail: service@idw-online.de
veröffentlicht im Schattenblick zum 21. Dezember 2016
Zur Tagesausgabe / Zum Seitenanfang