PPrreemmiioo NNoobbeell ddeell FFííssiiccaa 22000077 MAGNETO-RESISTENCIA GIGANTE: DEL LABORATORIO AL DISCO DURO DEL PC • Descubrimiento de la magneto- resistencia gigante (GMR). • La GMR ha revolucionado las técnicas de lectura de datos en discos duros. • La GMR ha permitido desarrollar una nueva generación de sensores y dispositivos electrónicos. • La GMR constituye una de las primeras grandes aplicaciones de la nanotecnología. Albert Fert (1938) Université Paris-Sud Peter Grünberg (1939) Unité Mixte de Physique CNRS/THALES Forschungszentrum Jülich Orsay, France Jülich, Germany EEssqquueemmaa ddee llaa cchhaarrllaa • Electrónica versus espintrónica • Aislantes, semiconsuctores, metales • Tecnología FET-MOS • Materiales ferromagnéticos •¿Qué es la magnetorresistencia? • Magnetorresistencia normal • Magnetorresistencia gigante en multicapas magnéticas • La válvula de spin • Aplicaciones a la lectura de datos • Memorias RAM basadas en válvulas de spin • Otras consecuencias y desarrollos TECNOLOGÍA MOS DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES MAGNETISMO Memoria RAM Disco duro Procesador Unidades USB Discos flexibles Discos ópticos OPTOELECTRÓNICA MAGNETISMO: LÁSERES/FOTODIODOS SEMICONDUCTORES Espín ¿ESPINTRÓNICA? ELECTRÓNICA: carga/corriente BBaannddaass ddee eenneerrggííaa eenn llooss ssóólliiddooss AISLANTE SEMICONDUCTOR METAL EE EE EE EE 55--1100 eeVV EE 00..0055--33 EE gg EE gg FF EE FF eeVV FF NN((EE)) NN((EE)) NN((EE)) Metal o Metales de transición semimetal EE EE dd EE EE FF FF ss NN((EE)) NN((EE)) TECNOLOGÍA MOS: Transistor FET-MOS + 5 V + 5 V D D n n + 5 V G G M p O p M O n n S S S S R >10MΩ R ≈0 DS DS Bit MOS + 5 V I ≈0 I ≈ I DS1 DS2 max D D V ≈5V 1 2 V ≈0 D1 D2 Ley de Moore G G 1 2 S S 2 1 MMaatteerriiaalleess mmaaggnnééttiiccooss CCoonnttiieenneenn ááttoommooss ddee eelleemmeennttooss ddee ttrraannssiicciióónn ((ccaappaass dd iinnccoommpplleettaass:: CCrr,, MMnn,, FFee,, CCoo,, NNii)) oo ttiieerrrraass rraarraass ((ccaappaass ff iinnccoommpplleettaass:: GGdd,, NNdd,, EEuu,, eettcc)) ω r l = m r2ωur mr = IS ur = e πr2ur e l 2π r u e r r m = l l 2m e e m = L = µ L h m = gµ S ≅ 2µ S l B 2m S B B e 22 11 5 5 MMnn ((33dd5544ss22)) 00 L = 0 S = J = m = 5µ B 2 2 --11 --22 MMaatteerriiaalleess ppaarraammaaggnnééttiiccooss r r B = 0 B ≠ 0 BB r r M = 0 M ≠ 0 MMaatteerriiaalleess MMaatteerriiaalleess ffeerrrroommaaggnnééttiiccooss aannttiiffeerrrroommaaggnnééttiiccooss r r B = 0 B = 0 r r M = 0 M ≠ 0