Studiehandboken 06/07 del 4 - KTH

KTH Studiehandbok 2006-2007
5A1379 Spinnelektronik
Poäng/KTH Credits 4
ECTS-poäng/ECTS Credits 6
Kursnivå/Level
D
Betygsskala/Grading, KTH 3, 4, 5
ECTS-betygsskala/Grading, ECTS
A-F
Villkorligt valfri för/Conditionally Elective MEMA(ME4), TNELM1
for
Valfri för/Elective for
KOMF(F4), LAKV(F4), TNNTM1, TQPHM1
Språk/Language
English/On request given in Swedish
Kurssida/Course Page
http://tau.nanophys.kth.se/spin
Kortbeskrivning
Spinnelektronik (även kallade för magneto-elektronik och spinntronik) är en
ny forskningsgren som kombinerar två traditionella områden inom fysik:
magnetism och elektronik. Elektroner är elementära laddningsbärare, men kan
även betraktas som mycket små magneter. Den konventionella elektroniken
har dock ignorerad elektronens spinn i 50 år. Separation och manipulering av
spinn-up och spinn-ner strömkomponenter genom nanostrukturer av
magnetiska material förväntas lägga till en ny dimension till bruket av
elektronik. Målet med denna kurs är att ge en introduktion till magnetism och
elektron transport i magnetiska nano-strukturer, samt nya tillämpningar inom
spinn-baserade dator minnen och logik.
Mål
Målsättningen med den här kursen är att kunna förstå de fysikaliska
Principerna som ligger bakom magnetism och transport i nanostrukturer, med
betoning på tillämpningar inom spin-baserade minnen och logikkretsar. Med
en bättre förståelse efter den här kursen så kan du:
• identifiera olika sorters magnetism i material, beräkna grundläggande
mikroskopiska parametrar för ett material genom nödvändiga makroskopiska
egenskaper, beskriva de huvudsakliga spintransportegenskaperna
• jämföra material beträffande deras magnetiska och transport
egenskaper, förklara de huvudsakliga orsakerna som beror på spintransport,
analysera deras betydelse relativt tekniska tillämpningar
• att finna ideala material för spintronik från de teoretiska grunderna
inom magnetism och transport i material, generalisera begrepp för
tillämpningar som relaterar till spintransport, använda den förvärvade
kunskapen från kursen till att spekulera fram nya transporttillämpningar
baserade på spin.
Kursinnehåll
• Magnetiska och icke magnetiska metaller
• Elektron transport
• Gigantiska Magneto Resistance (GMR)
• Spinnberoende tunnling
• Mikromagnetism
• Elektroniskt brus i magnetiska material och kretsar
• Tunna filmer och nano-tillverkningstekniker
• Spinn-överföring vridmoment
• Spinn transport i halvledare
• Spin-valve och spin-tunnel övergång komponenter i datalagring,
MRAM, sensorer.
Förkunskaper
Grundläggande Modern Fysik/Kvantmekanik är ett krav. Fasta tillståndets
fysik (Kittel nivå) är en fördel.
Kursfordringar
Tentamen (TEN1; 3 p) är skriftlig och omfattar föreläsningskursen (3p). En
labövning i magnetiska mätningar (LAB1;1p) är obligatorisk.
Spin Electronics
Kursansvarig/Coordinator
Vlad Korenivski, vk@kth.se
Tel. 5537 8138
Kursuppläggning/Time Period 4
Föreläsningar 24 h
Lab 4 h
Abstract
Spin electronics (also called
magnetoelectronics or spintronics) is a
new field of research combining two
traditional branches of physics:
magnetism and electronics. Electrons
are tiny magnets as well as elementary
charged particles, yet for 50 years
conventional electronics has ignored the
spin of the electron. Distinguishing and
manipulating the spin-up and spin-down
currents through nano-scale structuring
of magnetic materials is expected to add
a new dimension to the practice of
electronics. The aim of this course is to
give an introduction to magnetism and
transport in magnetic nano-structures. A
special emphasis will be made on
applications in future spin-based
memory and logic.
Aim
Your overall aim in this course is to
understand the physical principles of
magnetism and transport in
nanostructures with a special emphasis
on applications in spin-based memory
and logic. A progressively better
understanding means that after the
course you are able to:
• identify different kinds of
magnetism in solids, calculate the basic
microscopic electronic parameters of
materials given the necessary
macroscopic characteristics, describe
and calculate the main characteristics of
the spin transport effects;
• compare/contrast materials as
regards their magnetic and transport
properties, explain the causes of the
main spin transport effects, analyze
their relevance in relation to
technological applications;
• theorize about the origins of
magnetism and transport in solids
aiming hypothetically at the ideal
material(s) for spintronics, generalize
device concepts as relates to spin
transport, using the knowledge acquired
in the course speculate about new
transport devices based on spin.
Syllabus
• Normal and ferromagnetic
metals
• Basic electron transport
• Giant Magnetoresistance
• Spin dependent tunnelling
• Micromagnetic spin structure
• Electronic noise in magnetic
materials and devices
46
5A Fysik