Linh kiện spintronic – transistor đơn electron

Trong vài năm trở lại đây, công nghệ spintronics (các linh kiện điện tử thế hệ mới điều khiển dòng spin của điện tử) đã phát triển một cách chóng mặt. Spintronic là các linh kiện tổ hợp tính chất từ trong các linh kiện điện tử truyền thống, với mục đích lợi dụng không chỉ điện tích của điện tử mà còn spin kết hợp để nâng cao các tính năng của linh kiện.

Từ trái sang: Håkan Pettersson, Ruisheng Liu và Lars Samuelson

Một loại transistor đơn electron mới (Ni/Au/Ni) đã được phát triển bởi nhóm của Ruisheng Liu ở Đại học Halmstad cùng các đồng nghiệp ở Đại học Lund (Thụy Điển) bằng cách lắp ghép sử dụng kính hiển vi nguyên tử lực để thao tác (Theo các kết quả mới trên Nanotechnology 18 (2007) 055302).

Transistor sắt từ đơn electron (F-SET: Ferromagnetic Single-Electron Transistor) là một chủ đề nghiên cứu nóng của công nghệ spintronics cả ở khía cạnh ứng dụng và nghiên cứu cơ bản. Các kích thước được thu gọn của loại linh kiện này khiến cho chúng trở nên lý tưởng cho các nghiên cứu cơ bản về chuyển vận spin (spin transportation) và hồi phục spin (spin relaxation). Hơn nữa, các F-SET có thể hình thành nên các bít lượng tử (qubits), và sẽ là những viên gạch nền móng cho thế hệ máy tính lượng tử trong tương lai.

Trong công trình vừa công bố trên tạp chí Nanotechnology (Institute of Physics, United Kingdom), nhóm nghiên cứu của Ruisheng Liu đã sử dụng kính hiển vi nguyên tử lực (AFM) để thao tác trên các pattern chế tạo bằng quang khắc chùm điện tử để tạo ra một đĩa Au đường kính 30 nm hình thành ở “ốc đảo” trung tâm của transistor. Ốc đảo này được đặt thành một cầu nối khe hẹp giữa 2 cực (cực nguồn và cực máng) là điện cực Ni. Ưu điểm cơ bản của kỹ thuật này là bao gồm việc điều khiển ốc đảo cả về kích thước, hình dạng và thành phần cũng như tính chất điện mà có thể điều khiển được từng thời điểm trong quá trình chế tạo bằng cách đặt ốc đảo trung tâm với độ chính xác tới Angstrom (hình vẽ).

Một chút về nhóm tác giả: Ruisheng Liu đang tiến hành luận án PhD về spintronics dưới sự hướng dẫn của giáo sư Hakan Pettersson ở Đại học Halmstad và Giáo sư Lars Samuelson ở Đại học Lund (Thụy Điển), có quan hệ chặt chẽ với nhóm của Giáo sư Carlo Canali ở Kalmar University, Sweden.

Vạn lý Độc hành