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电荷不移动也能传信息?自旋电子传输刷新三观

时间:2017-02-20 作者:Julien Happich 阅读:
虽然现代计算机技术是以半导体中的电荷传输为基础,另一种让电子组件可能超越目前微型化限制的替代方案是采用电子的自旋取代电荷来传输信息…

由德国与日本的研究人员组成的跨国研究小组利用在两种绝缘氧化物接口间产生二维(2D)电子气体(2DEG)的方式,展示室温下的自旋电子传输作用。qlpEETC-电子工程专辑

虽然现代计算机技术是以半导体中的电荷传输为基础,另一种可能让电子组件超越目前微型化限制的替代方案是采用电子的自旋取代其电荷,以进行信息传输。由于自旋电子可利用电子的自旋与电荷,从而提升信息密度与组件功能,使其成为热门的讨论主题。qlpEETC-电子工程专辑

德国慕尼黑工业大学(TUM)、Walther-Meißner-Institute(WMI)连手日本京都大学(Kyoto University)的研究显示,采用一种新颖的材料系统,可在室温下传输自旋电子信息。qlpEETC-电子工程专辑

跨国的研究人员们在《自然》(Nature)期刊中发表主题为“以LaAlO3/SrTiO3接口实现室温下d电子自旋传输”(Strong evidence for d-electron spin transport at room temperature at a LaAlO3/SrTiO3 interface)的研究论文,证实可在铝酸镧(LaAlO3)和钛酸锶(SrTiO3)材料之间的边界层生产、传输并检测自旋电子。让这种材料系统如此独特的原因在于两种非导电材料之间接口处形成的极薄导电层:即一种谓的2D电子气体。qlpEETC-电子工程专辑

跨国研究小组指出,这种2D电子气体传输不仅发生在电荷,而且还能实现自旋电子。qlpEETC-电子工程专辑

慕尼黑工业大学教授Hans Hübl表示,“为了实现这一目标,我们首先必须克服一些技术障碍。其中两个关键的问题是:如何将自旋电子转移到2D电子气体,以及如何证实这一传输过程?”qlpEETC-电子工程专辑

研究人员们首先利用磁性接触,解决了自旋转移的问题。透过微波辐射迫使电子进入进动(precession)运动,类似于顶部的摇摆动作。而就像在顶部一样,这种在2D电子气体中的自旋运动运动并不会永远持续,而是随时间进展而减弱。qlpEETC-电子工程专辑

接着,电子气体将自旋信息传送到位于触点旁约一微米处的非磁性触点。这种非磁性触点透过吸收自旋来检测自旋传输,并在此过程中建立电位。测量这种电位让研究人员能有系统地研究自旋电子的运输,并展现桥接距离较现有晶体管距离更远100倍的可行性。qlpEETC-电子工程专辑

基于这些研究成果,研究人员现正进一步探索使用这种材料系统能让自旋电子组件发挥创新功能的程度。该研究由德国研究基金会(DFG)赞助。qlpEETC-电子工程专辑

编译:Susan HongqlpEETC-电子工程专辑

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载qlpEETC-电子工程专辑

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