硅電子自旋輸運(yùn)可達(dá)到“馬拉松距離”(圖)

  
  
 

　　圖片說(shuō)明：特拉華大學(xué)科學(xué)家制造出的硅自旋芯片，其中包括十幾個(gè)微小的自旋輸運(yùn)設(shè)備。

　　（圖片來(lái)源：Kathy F. Atkinson/University of Delaware）

　　在證實(shí)了硅芯片中電子自旋如何注入、控制及探測(cè)后，美英科學(xué)家的一項(xiàng)跟進(jìn)研究又發(fā)現(xiàn)，這種量子特性可以輸運(yùn)350微米——微電子世界中的“馬拉松的距離”。該研究成果標(biāo)志著自旋電子學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的又一重要進(jìn)展，它有望開(kāi)創(chuàng)硅片應(yīng)用的新紀(jì)元。  
  
 
    相關(guān)論文發(fā)表在10月26日的《物理評(píng)論快報(bào)》（PRL）上。進(jìn)行該項(xiàng)研究的是美國(guó)特拉華大學(xué)和英國(guó)劍橋NanoTech公司的研究人員。他們的主要目標(biāo)是利用電子固有的自旋特性而不僅僅是電荷，來(lái)更加經(jīng)濟(jì)、快速、低能耗地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理。領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)研究的特拉華大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程副教授IanAppelbaum表示，“最新的研究結(jié)果十分重要，因?yàn)檫@意味著人們現(xiàn)在可以在數(shù)千個(gè)設(shè)備之間和數(shù)千個(gè)邏輯操作的時(shí)限內(nèi)對(duì)硅片進(jìn)行許多自旋操控，這為以硅為基礎(chǔ)的自旋電子電路鋪平了道路?！痹趯?shí)驗(yàn)中，論文第一作者、Appelbaum實(shí)驗(yàn)室的BiqinHuang和同事構(gòu)建了一種特殊的設(shè)備，它能將高能的“熱”電子從鐵磁體注入350微米厚的硅片中。而另一個(gè)由兩個(gè)硅片中間夾上一層鐵磁體薄膜形成的結(jié)構(gòu)能夠從另外一側(cè)感知到注入的電子。Appelbaum表示，“硅中通常有等量的自旋方向相反的電子。自旋電子學(xué)的目標(biāo)就是要利用一些手段讓大部分的電子定向自旋，或者在同一方向上發(fā)生極化?！痹?月13日的《應(yīng)用物理快報(bào)》（APL）中，該小組闡明了如何獲得較高的電子極化度（超過(guò)37%），并且證實(shí)了首個(gè)半導(dǎo)體自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管能夠運(yùn)轉(zhuǎn)。Appelbaum說(shuō)，“我們剛剛在一條新路上邁出步伐。在研究自旋輸運(yùn)（spintransport）之前，我們甚至不知道前路在何方。當(dāng)然，還有許多的基礎(chǔ)工作要做，希望這能讓我們更加接近電子學(xué)的一個(gè)新時(shí)代。”（科學(xué)網(wǎng)任霄鵬/編譯）（《物理評(píng)論快報(bào)》（PRL），99, 177209（2007），Biqin Huang, Ian Appelbaum）更多閱讀（英文）PRL論文摘要 Ian Appelbaum實(shí)驗(yàn)室主頁(yè)