Nanotechnologia. Nanotechnologia: gdzie jesteśmy i gdzie idziemy. Tomasz Dietl

Podobne dokumenty
Rewolucja informatyczna od wewnątrz

Kryształy, półprzewodniki, nanotechnologie. Dr inż. KAROL STRZAŁKOWSKI Instytut Fizyki UMK w Toruniu skaroll@fizyka.umk.pl

Nagroda Nobla 2007 efekt GMR

Laureaci Nagrody Nobla z fizyki w 2007 r.

Spintronika teraz i tu

Technika cyfrowa Inżynieria dyskretna cz. 2

GRAFEN. Prof. dr hab. A. Jeleński. Instytut Technologii MateriałówElektronicznych Ul.Wólczyńska Warszawa

Grafen perspektywy zastosowań

Nanofizyka co wiemy, a czego jeszcze szukamy?

Materiały używane w elektronice

Wpływ defektów punktowych i liniowych na własności węglika krzemu SiC

Fizyka 3.3. prof.dr hab. Ewa Popko p.231a

Jak TO działa? Co to są półprzewodniki? TRENDY: Prawo Moore a. Google: Jacek Szczytko Login: student Hasło: *******

Elektronika z plastyku

Zastosowanie GMR w dyskach twardych HDD i pamięci MRAM

NANOTECHNOLOGIE PRZYSZŁOŚCI

Tranzystory. bipolarne (NPN i PNP), polowe (MOSFET), fototranzystory

Metody pomiarowe spinowego efektu Halla w nanourządzeniach elektroniki spinowej

Centrum Materiałów Zaawansowanych i Nanotechnologii

Nanostruktury, spintronika, komputer kwantowy

Skalowanie układów scalonych

CEZAMAT nowe miejsce współpracy nauki i biznesu na mapie polskiej infrastruktury laboratoryjnej. Piotr Wiśniewski

Alternative paths to Components and Systems Challenge 3

Skalowanie układów scalonych Click to edit Master title style

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH

Centrum Materiałów Zaawansowanych i Nanotechnologii

Katedra materiálu ZASTOSOWANIE NANOMATERIAŁÓW

SPM Scanning Probe Microscopy Mikroskopia skanującej sondy STM Scanning Tunneling Microscopy Skaningowa mikroskopia tunelowa AFM Atomic Force

dr Rafał Szukiewicz WROCŁAWSKIE CENTRUM BADAŃ EIT+ WYDZIAŁ FIZYKI I ASTRONOMI UWr

Podstawy informatyki kwantowej

Fizyka 3.3. prof.dr hab. Ewa Popko p.231a

Samoorganizujące się nanokompozyty na bazie metali przejściowych w GaN i ZnO

Kierunki i specjalności na stacjonarnych i niestacjonarnych studiach I i II stopnia stanowiące ofertę edukacyjną w roku akademickim 2019/20

Kierunki na stacjonarnych i niestacjonarnych studiach I i II stopnia stanowiące ofertę edukacyjną w roku akademickim 2019/20. studia stacjonarne

Kierunki i specjalności na stacjonarnych studiach I i II stopnia stanowiące ofertę edukacyjną w roku akademickim 2018/19

Kierunki i specjalności na stacjonarnych studiach I i II stopnia stanowiące ofertę edukacyjną w roku akademickim 2018/19

Kierunki na stacjonarnych i niestacjonarnych studiach I i II stopnia stanowiące ofertę edukacyjną w roku akademickim 2019/20. studia stacjonarne

INŻYNIERIA NANOSTRUKTUR. 3-letnie studia I stopnia (licencjackie)

Politechnika Gdańska i gospodarka Pomorza wspólne wyzwania rozwojowe

Kierunki na stacjonarnych i niestacjonarnych studiach I i II stopnia stanowiące ofertę edukacyjną w roku akademickim 2019/20. studia stacjonarne

FIZYKA WSPÓŁCZESNA. Janusz Adamowski

Struktura magnetyczna tlenku manganu β-mno 2

Targi POL-EKO-SYSTEM. Strefa RIPOK NANOODPADY JAKO NOWY RODZAJ ODPADÓW ZAGRAŻAJĄCYCH ŚRODOWISKU

PROJEKTOWANIE UKŁADÓW VLSI

Nierównowagowe kondensaty polarytonów ekscytonowych z gigantycznym rozszczepieniem Zeemana w mikrownękach półprzewodnikowych

PLAN STUDIÓW W UKŁADZIE SEMESTRALNYM

Podstawy Mikroelektroniki

Wzrost pseudomorficzny. Optyka nanostruktur. Mody wzrostu. Ekscyton. Sebastian Maćkowski

Spintronika fotonika: analogie

Uporzadkowanie magnetyczne w niskowymiarowym magnetyku molekularnym

Optyka kwantowa wprowadzenie. Początki modelu fotonowego Detekcja pojedynczych fotonów Podstawowe zagadnienia optyki kwantowej

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

Studnia kwantowa. Optyka nanostruktur. Studnia kwantowa. Gęstość stanów. Sebastian Maćkowski

Tak określił mechanikę kwantową laureat nagrody Nobla Ryszard Feynman ( ) mechanika kwantowa opisuje naturę w sposób prawdziwy, jako absurd.

Działanie 2.3: Inwestycje związane z rozwojem infrastruktury informatycznej nauki

INSTYTUT FIZYKI POLSKIEJ AKADEMII NAUK WARSZAWA, AL. LOTNIKÓW 32/46 Telef. (0-22) Fax. (0-22)

Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii CEZAMAT

Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET

Wolność, prywatność i bezpieczeństwo o polskiej szlachcie, Internecie, komputerach kwantowych i teleportacji

PLAN STUDIÓW W UKŁADZIE ROCZNYM

Co to jest kropka kwantowa? Kropki kwantowe - część I otrzymywanie. Co to jest ekscyton? Co to jest ekscyton? e πε. E = n. Sebastian Maćkowski

Własności transportowe niejednorodnych nanodrutów półprzewodnikowych

- dzienne studia magisterskie

Edukacja przez badania. Internet dla Szkół 20 lat! Wolność, prywatność, bezpieczeństwo

REGIONALNE ŚRODKI NA WSPIERANIE DZIAŁÓW R&D. Mariusz Frankowski p.o. Dyrektora Mazowieckiej Jednostki Wdrażania Programów Unijnych

Rozszczepienie poziomów atomowych

Field of study: Chemical Technology Study level: First-cycle studies Form and type of study: Full-time studies. Auditorium classes.

Ogniwa fotowoltaiczne

FIZYKA. Kierunek studiów Elektrotechnika Studia III stopnia

Czym jest prąd elektryczny

Część 3. Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy. Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 51

Marek Lipiński WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH WARSTW I OBSZARÓW PRZYPOWIERZCHNIOWYCH NA PARAMETRY UŻYTKOWE KRZEMOWEGO OGNIWA SŁONECZNEGO

dr inż. Andrzej Skorupski Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechnika Warszawska

Operacje na spinie pojedynczego elektronu w zastosowaniu do budowy bramek logicznych komputera kwantowego

Badanie pól elektrycznych w azotkach metodami optycznymi

Fizyka 3.3. dr hab. Ewa Popko, prof. P.Wr. p.231a

Moduły kształcenia. Efekty kształcenia dla programu kształcenia (kierunku) MK_06 Krystalochemia. MK_01 Chemia fizyczna i jądrowa

Właściwości tranzystora MOSFET jako przyrządu (klucza) mocy

Kierunki i specjalności na stacjonarnych studiach I i II stopnia stanowiące ofertę edukacyjną w roku akademickim 2017/18

PLAN STUDIÓW. efekty kształcenia

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

Przyszłość i prawie teraźniejszość ZWYKŁA ELEKTRONIKA

Kierunek: Inżynieria Materiałowa Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne. Wykład Ćwiczenia

Przewodność elektryczna półprzewodników

Informatyka kwantowa i jej fizyczne podstawy Rezonans spinowy, bramki dwu-kubitowe

Przyrządy półprzewodnikowe część 4

PLAN STUDIÓW. efekty kształcenia

Wykorzystanie Grafenu do walki z nowotworami. Kacper Kołodziej, Jan Balcerak, Justyna Kończewska

Tranzystory polowe JFET, MOSFET

Rola superkomputerów i modelowania numerycznego we współczesnej fzyce. Gabriel Wlazłowski

INŻYNIERIA NANOSTRUKTUR. 2-letnie studia II stopnia (magisterskie)

Fizyka klasyczna. - Mechanika klasyczna prawa Newtona - Elektrodynamika prawa Maxwella - Fizyka statystyczna -Hydrtodynamika -Astronomia

Wykład 21: Studnie i bariery cz.2.

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Mikrosystemy Wprowadzenie. Prezentacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego w projekcie pt.

Grafen i jego własności

Sprawy organizacyjne

PLAN STUDIÓW. efekty kształcenia K6_W08 K6_U04 K6_W03 K6_U01 K6_W01 K6_W02 K6_U01 K6_K71 K6_U71 K6_W71 K6_K71 K6_U71 K6_W71

I Konferencja. InTechFun

Transkrypt:

Nanotechnologia Nanotechnologia: gdzie jesteśmy i gdzie idziemy Tomasz Dietl Laboratorium Kriogeniki i Spintroniki Instytutu Fizyki PAN Instytut Fizyki Teoretycznej UW

Rewolucja informacyjna tworzenie przetwarzanie przesyłanie przechowywanie informacji

Czemu zawdzięczamy rewolucje informacyjną?

Czemu zawdzięczamy rewolucje informacyjną? technice cyfrowej wiedzy o materiałach algorytmice..

Czemu zawdzięczamy rewolucje informacyjną? technice cyfrowej wiedzy o materiałach algorytmice.. miniaturyzacji

Miniaturyzacja Z upływem lat rośnie wykładniczo ilość informacji, która może być przetwarzana, przechowywana i przesyłana przez jednostkę powierzchni mikroprocesorów, pamięci i światłowodów prawo Moore a Miniaturyzacja: zwiększa: szybkość, pojemność zmniejsza: cenę, zużycie energii, wagę

μprocesory 2008 r. 2008 r. 3 GHz, 10 9 tranzystorów/10-6 $, szerokość linii 0.045 μm Pamięci DRAM/FLESH 2Gb (10 5 stron druku), 10 9 tranzystorów, 4x10-9 s Pamięci magnetyczne 50 GB/cm 2 Przepustowość GSM 50 kb/s Przepustowość światłowodów 20 GB/s obecnie: liczba tranzystorów/bitów ~ 10 9 cena tranzystora < ceny druku litery wymiar krytyczny < 100 nm

Era nanotechnologii Era nanotechnologii

Dlaczego nanostruktury mają nowe własności? Dlaczego nanostruktury mają nowe własności? Rosnący udział powierzchni 10% dla 20 nm kataliza, baterie, ogniwa paliwowe,... Zjawiska kwantowe CdSe nanocrystals H. Weller et al.

Nanomateriały w średniowieczu Nanomateriały w średniowieczu Bitwa pod Legnicą 1241 r. Pierwsze użycie prochu w Europie

Nanomateriały w średniowieczu Nanomateriały w średniowieczu Bitwa pod Legnicą 1241 r. Pierwsze użycie prochu w Europie St. Thomas- Canterbury Cathedral Kolor czerwony: kwantowanie plazmonów w mikrokulkach złota

Manipulowanie obiektami nanometrowymi Manipulowanie obiektami nanometrowymi pojedyncze cząsteczki nanorurka węglowa Berkeley U. pojedyncze atomy 48 atomów Fe IBM pojedyncze elektrony GaAs/AlGaAs TU Delft

Skalowanie litografia somoorganizujący się wzrost top-down bottom-up CdTe PbSe JKU Linz synteza organiczna (chemiczna, biologiczna) ELEKTRONIKA MOLEKULARNA

Co to jest nanotechnologia? Co to jest nanotechnologia? NANONAUKA badanie zjawisk i manipulowanie materiałami w skali atomowej, cząsteczkowej i makrocząsteczkowej NANOTECHNOLOGIA Zlewanie się fizyki, biologii, chemii,... projektowanie, charakteryzowanie, wytwarzanie i stosowanie struktur, przyrządów, układów, których własności można kontrolować kształtem i rozmiarem w skali nanometrowej (< 100 nm)

Nanotechnologia - historia Nanotechnologia - historia R. P. Feynman, 1959: Why cannot we write the entire 24 volumes of the Encyclopedia Brittanica on the head of a pin? in: There's Plenty of Room at the Bottom. An Invitation to Enter a New Field of Physics N. Taniguchi, 1974: the ability to engineer materials precisely at the nanometer level K. E. Drexler, 1986: The new technology will handle individual atoms with control and precision in: Engines Of Creation. The Coming Era of Nanotechnology

Tranzystor polowy Tranzystor polowy MOS FET bramka źródło Al + + + + + + + + + + SiO 2 ---------- V G dren I SD Si V G

Tranzystor polowy Tranzystor polowy MOS FET bramka źródło Al + + + + + + + + + + SiO 2 ---------- V G dren I SD Si V G FET: element pamięci: dwa stany: przewodzi/nie przewodzi element bramek logicznych: np. mnożenie (AND)

półprzewodnik Cu Cu 2 2 S źródło, Al źródło, Al podłoże szkło Canada, Patent Office, 1925 dren, Al dren, Al bramka folia folia Al Al MES FET

Juliusz Edgar Lilienfeld do Marii Skłodowskiej-Curie Juliusz Edgar Lilienfeld do Marii Skłodowskiej-Curie Wielce Szanowna Pani Lipsk, 3 maja 1921 Pozwalam sobie wręczyć ogłoszenie serii nowo rozpoczętej pracy z zapytaniem czy dana byłaby możliwość zademonstrowania odnośnych zjawisk przed publicznością francuską. Sytuacja Polaka w Niemczech jest taka, że o rozwój stanowiska naukowego trudno do Polski przenieść się znaczyłoby zrzec się na kilka lat naukowej pracy... Archiwum Muzeum MSC, M/320

Julius Edgar Lilienfeld (1882-1963) Julius Edgar Lilienfeld (1882-1963) Ur. 1882 i do 1899 we Lwowie Studia i doktorat 1905 w Berlinie Profesura 1910-26 w Lipsku Od 1926 w USA Phys. Today (11) 104 (1963); (2) 24; (5) 60 (1964); (5) 87 (1988); C. Kleint, Prog. Surf. Sci. 57, 253 (1998); M. Suffczyński, Postępy Fizyki 50, 313 (1999).

Układy scalone postęp przez miniaturyzację Układy scalone postęp przez miniaturyzację 2007 4 tranzystory 10 9 tranzystorów US Patent Office 1958 przetwarzanie i dynamiczne Nagroda Nobla 2000 przechowywanie informacji; μp i DRAM

NOBEL 2000 NOBEL 2000 Jack KILBY Za wynalezienie układów scalonych Mikroprocesory pamięci DRAM Przetwarzanie i przechowywanie informacji

Krzem 30 cm 75% Si otrzymuje się metodą Czochralskiego

Jan Czochralski (1885-1953) Jan Czochralski (1885-1953) Ur. 1885 i do 1904 w Kcynii Praca i studia w Berlinie i Frankfurcie/M Profesor Wydziału Chemii PW (1929-45) Zmarł w 1953 w Kcynii P. Tomaszewski, Wiadomości Chemiczne 41, 597 (1987). A. Pajączkowska, Postępy Fizyki 51, 146 (2000).

Prawo Moore a liczba tranzystorów w mikroprocesorze

Prawo Moore a dla sztywnych dysków Prawo Moore a dla sztywnych dysków

Bariery techniczne: - wydzielanie się ciepła, defekty w tlenku, części mechaniczne w twardym dysku,...

Bariery techniczne: - wydzielanie się ciepła, defekty w tlenku, części mechaniczne w twardym dysku,... fizyczne: - ziarnistość materii: blokada kulombowska,... - zjawiska kwantowe: interferencje, tunelowanie,... - zjawiska termodynamiczne: superparmagnetyzm,...

techniczne: Bariery - wydzielanie się ciepła, defekty w tlenku, części mechaniczne w twardym dysku,... fizyczne: - ziarnistość materii: blokada kulombowska,... - zjawiska kwantowe: interferencje, tunelowanie,... - zjawiska termodynamiczne: superparmagnetyzm,...

Bariery techniczne: - wydzielanie się ciepła, defekty w tlenku, części mechaniczne w twardym dysku,... fizyczne: - ziarnistość materii: blokada kulombowska,... - zjawiska kwantowe: interferencje, tunelowanie,... - zjawiska termodynamiczne: superparmagnetyzm,... finansowe psychologiczne 60% Europejczyków uważa, że nauka prowadzi do zbyt szybkiej zmiany sposobu życia (Eurobarometr 05)

techniczne: Bariery - wydzielanie się ciepła, defekty w tlenku, części mechaniczne w twardym dysku,... fizyczne: - ziarnistość materii: blokada kulombowska,... - zjawiska kwantowe: interferencje, tunelowanie,... - zjawiska termodynamiczne: superparmagnetyzm,... finansowe psychologiczne 60% Europejczyków uważa, że nauka prowadzi do zbyt szybkiej zmiany sposobu życia (Eurobarometr 05) zdrowotne, ekologiczne, prawne, społeczne, jaka jest społeczna akceptacja nanotechnologii?

Społeczna akceptacja technologii Społeczna akceptacja technologii technologie akceptowalne: np. samochody 6 tys/rocznie ofiar wypadków w Polsce; większa liczba ofiar spalin

Społeczna akceptacja technologii Społeczna akceptacja technologii technologie akceptowalne: np. samochody 6 tys/rocznie ofiar wypadków w Polsce; większa liczba ofiar spalin technologie nieakceptowalne: np. energia jądrowa GMO DC3

Przyczyny nieakceptowania technologii uznanych za bezpieczne przez ekspertów brak bezpośredniej przyjemności brak bezpośrednich korzyści podejrzewanie istnienia grup interesu podejrzewanie utajniania/niezbadania możliwych skutków zagrożenie o charakterze katastrofy powolna kumulacja zagrożenia dla zdrowia/życia/mienia zagrożenie dla prywatności niewidoczna/nieodczuwalna nieznajomość/niezrozumienie brak osobistej kontroli/niekontrolowana ekspozycja niejasne zarządzanie istnienie technologii alternatywnych łatwiejsza mobilizacja opinii społecznej/ngo przeciw niż za

Obawy związane z nanotechnologią Obawy związane z nanotechnologią Dwa działy nanotechnologii o różnych zastosowaniach i potencjalnych zagrożeniach (nierozróżnialne przez niefachowców): 1. Niezwiązane nanomateriały nanocząstki -- zastosowania: kataliza, medycyna, energia -- zagrożenia typu DDT, azbestu, 2. Związane nanomateriały w układzie scalonym -- zastosowania: ICT -- zagrożenia ICT -- rozpowszechnianie terroryzmu, pornografii,.. -- zagrożenie prywatności (wszechobecność) -- zagrożenie zdrowia/życia (katastroficzne) zdalna scentralizowana kontrola pojazdów i zdrowia --

Przykłady aktywności anty-nanotech Przykłady aktywności anty-nanotech L. Laurent 06

Demonstracja uliczna w Grenoble Demonstracja uliczna w Grenoble lipca 06 demonstracja w Grenoble przeciwko otwarciu MINATEC nanotechnologia = nekrologia przeciw nanoproszkom i nanorobotom

Scenariusz stabilizacji Scenariusz stabilizacji energia jądrowa GMO 10 4 SPEED [km/h] 10 3 sound velocity DC3 DC3 Concord B747 10 2 Wright brothers 1900 1920 1940 1960 1980 2000 YEAR

Siły napędowe Siły napędowe -- przemysł rozrywkowy -- oszczędność energii (automatyczne sterowanie pojazdami) -- ciągły dostęp do informacji -- inteligentny dom/samochód -- wieloskalowe obliczenia -- automatyczne tłumaczenie -- ochrona zdrowia (automatyczna pielęgnacja) nanoczujniki, nonomechanika (dozowniki) --...

Siły napędowe Siły napędowe -- przemysł rozrywkowy -- oszczędność energii (automatyczne sterowanie pojazdami) -- ciągły dostęp do informacji -- inteligentny dom/samochód -- wieloskalowe obliczenia -- automatyczne tłumaczenie -- ochrona zdrowia (automatyczna pielęgnacja) nanoczujniki, nonomechanika (dozowniki) --... GHz THz, GIPS TIPS, GB TB Najważniejsze zastosowania prawdziwie innowacyjnej technologii są te, które dzięki niej powstały H. Kroemer, Nobel Lecture 2000

Drogi dalszego rozwoju Drogi dalszego rozwoju udoskonalanie istniejących technologii finansowanie przez przemysł

Nowe materiały w technologii krzemowej Nowe materiały w technologii krzemowej dielektryki bramkowe stresory kontakty połączenia Prawo Moora spełnione dzięki innowacjom materiałowym Si i SiO 2 zastępowane

Drogi dalszego rozwoju Drogi dalszego rozwoju udoskonalanie istniejących technologii finansowanie przez przemysł technologie nieciągłe (nowe technologie) finansowanie budżetowe

Nowe zasady działania Nowe zasady działania Nowe nośniki informacji - electron foton, strumień pola magnetycznego (pętle SQUIDów), wiry (nadprzewodniki II rodzaju),...

Nowe nośniki informacji - electron foton, strumień pola magnetycznego (pętle SQUIDów), wiry (nadprzewodniki II rodzaju),... - spin zamiast ładunku Nowe zasady działania Nowe zasady działania

Nowe nośniki informacji - electron foton, strumień pola magnetycznego (pętle SQUIDów), wiry (nadprzewodniki II rodzaju),... - spin zamiast ładunku... - ściana domenowa Nowe zasady działania Nowe zasady działania

Nowe nośniki informacji - electron foton, strumień pola magnetycznego (pętle SQUIDów), wiry (nadprzewodniki II rodzaju),... - spin zamiast ładunku... - ściana domenowa Nowe zasady działania Nowe zasady działania Nowe zasady działania przyrządów przyrządy kwantowe, tranzystory spinowe,... (modulacja prądu bez zmiany koncentracji elektronów)

Nowe nośniki informacji - electron foton, strumień pola magnetycznego (pętle SQUIDów), wiry (nadprzewodniki II rodzaju),... - spin zamiast ładunku... - ściana domenowa Nowe zasady działania Nowe zasady działania Nowe zasady działania przyrządów przyrządy kwantowe, tranzystory spinowe,... (modulacja prądu bez zmiany koncentracji elektronów) Nowe architektury - obliczenia wykorzystujące przebieg różnych procesów fizycznych, chemicznych, biologicznych,... - obliczenia kwantowe

Nowe zasady działania Nowe zasady działania Nowe nośniki informacji - electron foton, strumień pola magnetycznego (pętle SQUIDów), wiry (nadprzewodniki II rodzaju),... - spin zamiast ładunku... - ściana domenowa Nowe zasady działania przyrządów przyrządy kwantowe, tranzystory spinowe,... (modulacja prądu bez zmiany koncentracji elektronów) Nowe architektury - obliczenia wykorzystujące przebieg różnych procesów fizycznych, chemicznych, biologicznych,... - obliczenia kwantowe Scalanie funkcji, nie tylko elementów (SoC) - μp + HD => spintronika

SPINTRONIKA wykorzystanie spinu, nie tylko ładunku uzasadnienie: spin mniej podatny na zewnętrzne zaburzenia Przechowywanie i przetwarzanie informacji klasycznej manipulowanie namagnesowaniem Przechowywanie i przetwarzanie informacji kwantowej manipulowanie pojedynczymi spinami

Nobel 2007 za spintronikę -GMR Nobel 2007 za spintronikę -GMR Albert Fert (Paris) Peter Grünberg (Jülich) 1/2 of the prize 1/2 of the prize Giant Magneto Resistance (GMR) zjawisko odkryte w 1988

Gigantyczny magnetoopór (GMR) Gigantyczny magnetoopór (GMR) H = 0 Fe Cr Fe H = 0 Fe Cr Fe zmiana względnego namagnesowania zmiana oprorności ΔR R P = R AP R P R P RP RAP - oporność dla równoległego namagnesowania - oporność dla anty-równoległego namagnesowania

(GMR) w wielowarstwach (GMR) w wielowarstwach M. N. Baibich et al., Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988) 1.0 R(H) R(H = 0 ) Fe Cr Fe (Fe 30 Å /Cr 18 Å) 30 (Fe 30 Å /Cr 12 Å) 35 (Fe 30 Å /Cr 9 Å) 60 0.8 0.7 0.6 0.5 ΔR 18% R = -40-30 -20-10 0 10 20 30 40 Magnetic field (kg) P ΔR R = P 47% ΔR R = P 92% GMR ok.. 220% (Fe 4.5 Å /Cr 12 Å) 50 at 1.5 K 42% at 300 K

Czujnik pola magnetycznego GMR w głowicach twardych dysków GMR read sensor wprowadzony przez IBM, w 1997

Spintronika -- materiały Spintronika -- materiały Dlaczego by nie połączyć uzupełniających się własności Półprzewodników i półmagnetyków? TopGaN struktury hybrydowe metal ferro/półprzewodnik ferromagnetyczne półprzewodniki materiały wielofunkcyjne

Sterowanie namagnesowaniem w tranzystorze polowym (In,Mn)As H. Ohno,..., T.D., Nature 408 (2000) 944

Sterowanie namagnesowaniem w tranzystorze polowym (In,Mn)As H. Ohno,..., T.D., Nature 408 (2000) 944 Połączenie zalet pamięci magnetycznej i DRAM

y y B/ y

Filtr Sterna-Gerlacha Filtr Sterna-Gerlacha GaAs/AlGaAs 2DEG Py E 1D channel C 1 Środek pola Magnetycznego w płaszczyźnie gazu 2D 2DEG C 2 Dośw.: wpływ namagnesowania na I EC1 i I EC2 J. Wróbel, T.D. et al., PRL 04

Teoretyczne obliczenie prądów spinowych w obecności gradientu pola Stopień filtrowania ~20% J. Wróbel, T.D. et al., PRL 04

Nanotechnologia w Polsce Nanotechnologia w Polsce fabryki i laboratoria światowych gigantów wysokiej technologii (Motorola, Intel, ATT, ) małe i średnie przedsiębiorstwa pączkujące z uniwersytetów i instytutów -- wspomaganie: parki technologiczne, doradztwo, kapitał dużego ryzyka, możliwość powrotu do pracy naukowej [przykład: Buisness Angel Seedfund specj. wspomagająca firma] udział w konsorcjach naukowych finansowanych przez EC, ESF, JST, NSF, [przykład: badania spintroniczne w IF PAN otrzymały dotychczas z EC i JST ok. 4.5 mln PLN]

Podsumowanie era nanotechnologii krzewiciele i prekursorzy: J.E. Lilienfeld, J. Czochralski

Podsumowanie era nanotechnologii krzewiciele i prekursorzy: J.E. Lilienfeld, J. Czochralski bariery rozwoju siły napędowe

Podsumowanie era nanotechnologii krzewiciele i prekursorzy: J.E. Lilienfeld, J. Czochralski bariery rozwoju siły napędowe nanotechnologie przyszłości nieznane znaczne środki finansowe na poszukiwania źródło dodatkowego finansowania nauki w Polsce Połączenie bogatej fizyki, chemii, biologii,.. i nowych możliwości technologicznych

Podsumowanie era nanotechnologii krzewiciele i prekursorzy: J.E. Lilienfeld, J. Czochralski bariery rozwoju siły napędowe nanotechnologie przyszłości nieznane znaczne środki finansowe na poszukiwania źródło dodatkowego finansowania nauki w Polsce Połączenie bogatej fizyki, chemii, biologii,.. i nowych możliwości technologicznych spintronika

KONIEC

Przyszłość scalone układy wielofunkcyjne Przyszłość scalone układy wielofunkcyjne

Zaawansowane technologie Zaawansowane technologie urządzenia półprzewodnikowe ~100 mld $... pamięci magnetyczne ~100 mld $ fotonika ~100 mld $

Zaawansowane technologie Zaawansowane technologie urządzenia półprzewodnikowe ~100 mld $ SoC spintronika elektronika molekularna krioelektronika... pamięci magnetyczne ~100 mld $ fotonika ~100 mld $

Zaawansowane technologie Zaawansowane technologie urządzenia półprzewodnikowe ~100 mld $ SoC spintronika elektronika molekularna krioelektronika... pamięci magnetyczne ~100 mld $ fotonika ~100 mld $ Światowe badania naukowe: ~200 mld $

Przykłady z IF PAN Przykłady z IF PAN 1. Finansowanie spintroniki z zaganicy UE: 5PR GROWTH: FENIKS, AMORE; IST: SPINOSA -- Ferromagnetic Semiconductors and Novel Magnetic Semiconductor Heterostructures for Improved Knowledge on Spintronics (FENIKS) -- Advanced Magnetic Oxides for Responsive Engineering (AMORE) -- Spin Polarized Injection in Nanostructures and Devices (SPINOSA) JST: ERATO: Exploration of new spintronic materials and device concepts Fundacja Humboldta: Magnetic semiconductors and low-dimensional magnet/semiconductor hybrid structures US AF: Window on Science: Dilute magnetic semiconductors for spintronics applications and ferromagnetic semiconductors

Przykłady z IF PAN Przykłady z IF PAN 1. Finansowanie spintroniki z zaganicy UE: 5PR GROWTH: FENIKS, AMORE; IST: SPINOSA -- Ferromagnetic Semiconductors and Novel Magnetic Semiconductor Heterostructures for Improved Knowledge on Spintronics (FENIKS) -- Advanced Magnetic Oxides for Responsive Engineering (AMORE) -- Spin Polarized Injection in Nanostructures and Devices (SPINOSA) JST: ERATO: Exploration of new spintronic materials and device concepts Fundacja Humboldta: Magnetic semiconductors and low-dimensional magnet/semiconductor hybrid structures US AF: Window on Science: Dilute magnetic semiconductors for spintronics applications and ferromagnetic semiconductors Łącznie z zagranicy 3,5 mln PLN

Przykłady 1. Finansowanie spintroniki z zaganicy w IF PAN UE: 5PR GROWTH: FENIKS, AMORE; IST: SPINOSA -- Ferromagnetic Semiconductors and Novel Magnetic Semiconductor Heterostructures for Improved Knowledge on Spintronics (FENIKS) -- Advanced Magnetic Oxides for Responsive Engineering (AMORE) -- Spin Polarized Injection in Nanostructures and Devices (SPINOSA) JST: ERATO: Exploration of new spintronic materials and device concepts Fundacja Humboldta: Magnetic semiconductors and low-dimensional magnet/semiconductor hybrid structures US AF: Window on Science: Dilute magnetic semiconductors for spintronics applications and ferromagnetic semiconductors 2. Małe firmy: Łącznie z zagranicy 3,5 mln PLN -- Purematu jest światowym monopolistą w produkcji czystego Mn (szef: prof. A. Mycielski)

LABORATORIUM NANOSTRUKTUR, IF PAN + ITE LABORATORIUM NANOSTRUKTUR, IF PAN + ITE

Giant Magnetoresistance (GMR) Giant Magnetoresistance (GMR) 1.5 G. Binasch, P.Grünberg, F. Sauerenbach, and W.Zinn, Phys.Rev. B 39, 4828 (1989) ΔR/R p (%) 1.0 Fe/Cr/Fe 12nm/1nm/12nm 0.5 0.0-1500-1000-500 0 500 1000 1500 Magnetic field (G) 1 G = 10-4 T