Будущие процессоры будут магнитными

28 декабря 2007

smart

Ученые совершили очередной ход на компьютерной создания памяти и пути микропроцессоров, каковые будут трудиться на базе магнитных особенностей электронов. Это разрешит сделать их значительно более миниатюрными и снизить энергопотребление, говорится в статье, размещённой на страницах свежего номера издания Nature.

В базе современных микросхем лежит свойство манипулировать перемещением электронов под действием электрического поля. Такая разработка употребляется уже в течении сорока лет, за каковые размер транзисторов стал намного меньше, а их число в процессорах выросло в миллионы раз. Но ученые считают, что предстоящая миниатюризация вряд ли вероятна.

У Рона Янсена (Ron Jansen) из Университета Твенте в Нидерландах опасения связаны не с токами утечки, с которыми до тех пор пока удается бороться (к примеру, за счет применения гафния вместо кремния), а с тем, что со временем для манипуляции зарядами в чипах будет требоваться большая энергия. Электронные устройства станут такими прожорливыми, что их запрещено будет применять.

Дабы решить эту проблему, ученые предлагают применять не заряд электрона, а его личный момент вращения, так называемый спин. Спин – это, образно выражаясь, направление вращения электрона около собственной оси. В случае если обучиться руководить направлением вращения, то этим самым возможно вырабатывать бинарный код.

Вращение в одну сторону – ноль, в другую – единица.

Ученые собираются эксплуатировать магнитные, а не электрические особенности электронов

В собственном последнем опыте ученые смогли внедрить в полупроводник некое число электронов, солиднейшая часть которых имела одинаковый спин. Они забрали сплав никеля с железом и пластину из простого кремния. Между ними поместили ультратонкий слой оксида алюминия, приблизительно нанометр толщиной. Оксид алюминия играл роль изолятора.

При прикладывании тока между двумя слоями появлялся квантово-механический туннельный эффект, при помощи которого кое-какие электроны перескакивали из магнитного материала в кремний. Наряду с этим электроны с одним поясницей проходили через слой изолятора лучше, чем электроны с другим моментом. В следствии солиднейшая часть перемещенных электронов имела один спин.

Сложность содержится в том, что вынудить электроны вращаться в определенном направлении в современных материалах, употребляющихся в микроэлектронной индустрии, не так-то легко. Чтобы совершить опыт, ученым было нужно забрать атомы из магнита, в котором они уже имели собственный момент, и переместить их в полупроводник с сохранением поясницы.

Ранее подобные операции выполнялись при сверхнизких температурах с применением в качестве конечного материала редкого полупроводника арсенида галлия. Сейчас ученым удалось внедрить электроны в простой полупроводник и сделать это при комнатной температуре. Успех опыта был обусловлен применением тонкого слоя оксида алюминия.

Раньше в аналогичных опытах употреблялось пара слоев, каковые затрудняли прохождение электронов.

на данный момент ученым необходимо придумать, как поменять спин электронов, каковые уже находятся в кремнии. «Мы смогли переместить строительные блоки в необходимое место, — заключает Янсен. – Сейчас нам необходимо из них что-нибудь выстроить».