Der Elektronenspin-MOSFET

Toshiba hat auf der IEDM eine MOSFET-Zelle vorgestellt, die sich durch den Spin der Elektronen und nicht wie bisher durch deren Ladung steuern lässt.

Der Spin ist eine quantenmechanische Eigenschaft eines Elektrons, die zwei Zustände einnehmen kann. Wäre es möglich, ein elektronisches Bauelement nicht wie bisher über die Ladung der Elektronen, sondern über deren Spin-Zustand zu steuern, dann wäre das mit deutlich weniger Energie als bisher notwendig. Bisher nutzen Speichermedien wie FRAMs oder Festplatten den Elektronen-Spin zur Speicherung von Daten.

Toshiba hat auf der IEDM (International Electronics Devices Meeting) nun eine funktionsfähige MOSFET-Zelle vorgestellt, die sich per Elektronen-Spin steuern lässt. Die Forscher haben dazu eine dünne magnetische Schicht in Source und Drain des MOSFETs eingebracht. Zwischen den Schichten und dem Silizium liegt eine isolierende Aluminium-Schicht. Der Spin-Zustand der Elektronen in der magnetischen Schicht kann durch das Anlegen eines Stroms in den anderen Zustand umgewandelt werden. Die spinpolarisierenden Elektronen fließen dann über eine »Tunnel«-Strecke zwischen Source und Drain des MOSFETs und lassen sich über das Gate beeinflussen.

Bisher ist das noch Grundlagenforschung. Toshiba will allerdings nach 2015 Anwendungen vorstellen, die aus solchen Bauelementen aufgebaut sind.