Quantenpunkt-Spinventil: Unterschied zwischen den Versionen
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Ein '''Quantenpunkt-Spinventil''' (engl. ''Quantum-Dot Spin Valve'') ist ein bislang nur theoretisch beschriebenes, aber noch nicht experimentell realisiertes, [[mesoskopisch]]es, [[Spintronik|spintronisches]] [[Elektronisches Bauelement|Bauelement]]. Mögliche Anwendungen liegen im Bereich des [[Quantencomputer]] bzw. in der [[Datenspeicher #Magnetische Speicherung|magnetischen Speicherung von Information]]. | Ein '''Quantenpunkt-Spinventil''' (engl. ''Quantum-Dot Spin Valve'') ist ein bislang nur theoretisch beschriebenes, aber noch nicht experimentell realisiertes, [[mesoskopisch]]es, [[Spintronik|spintronisches]] [[Elektronisches Bauelement|Bauelement]]. Mögliche Anwendungen liegen im Bereich des [[Quantencomputer]] bzw. in der [[Datenspeicher #Magnetische Speicherung|magnetischen Speicherung von Information]]. | ||
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Wird an das System eine Transport[[Elektrische Spannung|spannung]] <math>V</math> angelegt, können [[Elektron]]en beispielsweise von links auf den Quantenpunkt tunneln. Da in der linken Elektrode mehr Elektronen mit [[Spin]] in Richtung <math>\mathbf{n}_L</math> als mit Spin in Richtung <math>-\mathbf{n}_L</math> vorhanden sind, wird das getunnelte Elektron vorzugsweise einen Spin in erstere Richtung haben. Um den Quantenpunkt in die rechte Elektrode verlassen zu können, ist vorzugsweise ein Spin in Richtung <math>\mathbf{n}_R</math> nötig. Deshalb wird sich aufgrund der [[Drehimpuls #Drehimpulserhaltung|Drehimpulserhaltung]] auf dem Quantenpunkt im stationären Fall ein Spin in Richtung <math>\mathbf{n}_L-\mathbf{n}_R</math> einstellen. Dieser führt nun durch das [[Pauliverbot]] dazu, dass der Transport durch das Quantenpunktspinventil blockiert wird. | Wird an das System eine Transport[[Elektrische Spannung|spannung]] <math>V</math> angelegt, können [[Elektron]]en beispielsweise von links auf den Quantenpunkt tunneln. Da in der linken Elektrode mehr Elektronen mit [[Spin]] in Richtung <math>\mathbf{n}_L</math> als mit Spin in Richtung <math>-\mathbf{n}_L</math> vorhanden sind, wird das getunnelte Elektron vorzugsweise einen Spin in erstere Richtung haben. Um den Quantenpunkt in die rechte Elektrode verlassen zu können, ist vorzugsweise ein Spin in Richtung <math>\mathbf{n}_R</math> nötig. Deshalb wird sich aufgrund der [[Drehimpuls #Drehimpulserhaltung|Drehimpulserhaltung]] auf dem Quantenpunkt im stationären Fall ein Spin in Richtung <math>\mathbf{n}_L-\mathbf{n}_R</math> einstellen. Dieser führt nun durch das [[Pauliverbot]] dazu, dass der Transport durch das Quantenpunktspinventil blockiert wird. | ||
Daneben gibt es aufgrund der [[Coulombwechselwirkung]] der Elektronen auf dem Quantenpunkt ein magnetisches Austauschfeld, das eine [[Präzession]] des Spins auf dem Quantenpunkt bewirkt. Dies führt dazu, dass der Spin([[erwartungswert]]) betragsmäßig kleiner und aus seiner ungünstigen, den Transport blockierenden Richtung gedreht wird, was letzten Endes den Spinventileffekt reduziert. <ref>Matthias Braun, Jürgen König, Jan Martinek: ''Theory of transport through quantum-dot spin valves in the weak-coupling regime.'' In: ''Physical Review B.'' 70, 2004, {{DOI|10.1103/PhysRevB.70.195345}}. {{arXiv|cond-mat/0404455}}</ref> | Daneben gibt es aufgrund der [[Coulombwechselwirkung]] der Elektronen auf dem Quantenpunkt ein magnetisches Austauschfeld, das eine [[Präzession]] des Spins auf dem Quantenpunkt bewirkt. Dies führt dazu, dass der Spin([[erwartungswert]]) betragsmäßig kleiner und aus seiner ungünstigen, den Transport blockierenden Richtung gedreht wird, was letzten Endes den Spinventileffekt reduziert.<ref>Matthias Braun, Jürgen König, Jan Martinek: ''Theory of transport through quantum-dot spin valves in the weak-coupling regime.'' In: ''Physical Review B.'' 70, 2004, {{DOI|10.1103/PhysRevB.70.195345}}. {{arXiv|cond-mat/0404455}}</ref> | ||
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Aktuelle Version vom 28. Dezember 2018, 20:48 Uhr
eines Quantenpunkt-Spinventils
Ein Quantenpunkt-Spinventil (engl. Quantum-Dot Spin Valve) ist ein bislang nur theoretisch beschriebenes, aber noch nicht experimentell realisiertes, mesoskopisches, spintronisches Bauelement. Mögliche Anwendungen liegen im Bereich des Quantencomputer bzw. in der magnetischen Speicherung von Information.
Es besteht aus einem Einzelniveau-Quantenpunkt, der über Tunnelbarrieren an ferromagnetische Elektroden gekoppelt ist, deren Magnetisierungen in beliebige Richtungen $ \mathbf {n} _{L} $ und $ \mathbf {n} _{R} $ zeigen können.
Wird an das System eine Transportspannung $ V $ angelegt, können Elektronen beispielsweise von links auf den Quantenpunkt tunneln. Da in der linken Elektrode mehr Elektronen mit Spin in Richtung $ \mathbf {n} _{L} $ als mit Spin in Richtung $ -\mathbf {n} _{L} $ vorhanden sind, wird das getunnelte Elektron vorzugsweise einen Spin in erstere Richtung haben. Um den Quantenpunkt in die rechte Elektrode verlassen zu können, ist vorzugsweise ein Spin in Richtung $ \mathbf {n} _{R} $ nötig. Deshalb wird sich aufgrund der Drehimpulserhaltung auf dem Quantenpunkt im stationären Fall ein Spin in Richtung $ \mathbf {n} _{L}-\mathbf {n} _{R} $ einstellen. Dieser führt nun durch das Pauliverbot dazu, dass der Transport durch das Quantenpunktspinventil blockiert wird.
Daneben gibt es aufgrund der Coulombwechselwirkung der Elektronen auf dem Quantenpunkt ein magnetisches Austauschfeld, das eine Präzession des Spins auf dem Quantenpunkt bewirkt. Dies führt dazu, dass der Spin(erwartungswert) betragsmäßig kleiner und aus seiner ungünstigen, den Transport blockierenden Richtung gedreht wird, was letzten Endes den Spinventileffekt reduziert.[1]
Quellen
- ↑ Matthias Braun, Jürgen König, Jan Martinek: Theory of transport through quantum-dot spin valves in the weak-coupling regime. In: Physical Review B. 70, 2004, doi:10.1103/PhysRevB.70.195345. arxiv:cond-mat/0404455