Stand der Forschung

Der Fortschritt bei Halbleiterbauelementen basiert seit 40 Jahren im Wesentlichen auf der Verkleinerung der Strukturgrößen. Diese Vorgehensweise wird ohne eine tief greifende Änderung der Funktionsweise der Bauelemente spätestens in zwei Jahrzehnten nicht mehr möglich sein, da unterhalb einer gewissen Strukturgröße Quanteneffekte auch bei Raumtemperatur dominieren. Zum ersten Mal seit der Entdeckung des Transistors wird zu diesem Zeitpunkt ein echter Umbruch in der Entwicklung von Halbleiterbauelementen stattfinden, und dabei wird die Spintronik unter Umständen eine entscheidende Rolle spielen.

Die Spintronik ist ein multidisziplinäres Forschungsgebiet, das auf die aktive Manipulation der Spinorientierung von Ladungsträgern in Halbleitern abzielt [1]. Die grundlegenden Fragestellungen sind:

1. Wie kann ein Spinsystem effizient polarisiert werden?
2. Wie lange bleibt die Spinorientierung erhalten?
3. Wie kann die Spinorientierung gezielt gesteuert werden?
4. Wie kann die Spinorientierung ausgelesen werden?

Erzeugung spinpolarisierter Ladungsträger

Spinrelaxation

Spinsteuerung und spintronische Bauelemente