硅電子自旋輸運可達到“馬拉松距離”(圖)

  
  
 

　　圖片說明：特拉華大學科學家制造出的硅自旋芯片，其中包括十幾個微小的自旋輸運設備。

　?。▓D片來源：Kathy F. Atkinson/University of Delaware）

　　在證實了硅芯片中電子自旋如何注入、控制及探測后，美英科學家的一項跟進研究又發現，這種量子特性可以輸運350微米——微電子世界中的“馬拉松的距離”。該研究成果標志著自旋電子學相關領域的又一重要進展，它有望開創硅片應用的新紀元。  
  
 
    相關論文發表在10月26日的《物理評論快報》（PRL）上。進行該項研究的是美國特拉華大學和英國劍橋NanoTech公司的研究人員。他們的主要目標是利用電子固有的自旋特性而不僅僅是電荷，來更加經濟、快速、低能耗地進行數據存儲和處理。領導該項研究的特拉華大學電子與計算機工程副教授IanAppelbaum表示，“最新的研究結果十分重要，因為這意味著人們現在可以在數千個設備之間和數千個邏輯操作的時限內對硅片進行許多自旋操控，這為以硅為基礎的自旋電子電路鋪平了道路。”在實驗中，論文第一作者、Appelbaum實驗室的BiqinHuang和同事構建了一種特殊的設備，它能將高能的“熱”電子從鐵磁體注入350微米厚的硅片中。而另一個由兩個硅片中間夾上一層鐵磁體薄膜形成的結構能夠從另外一側感知到注入的電子。Appelbaum表示，“硅中通常有等量的自旋方向相反的電子。自旋電子學的目標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生極化?！痹?月13日的《應用物理快報》（APL）中，該小組闡明了如何獲得較高的電子極化度（超過37%），并且證實了首個半導體自旋場效應晶體管能夠運轉。Appelbaum說，“我們剛剛在一條新路上邁出步伐。在研究自旋輸運（spintransport）之前，我們甚至不知道前路在何方。當然，還有許多的基礎工作要做，希望這能讓我們更加接近電子學的一個新時代。”（科學網任霄鵬/編譯）（《物理評論快報》（PRL），99, 177209（2007），Biqin Huang, Ian Appelbaum）更多閱讀（英文）PRL論文摘要 Ian Appelbaum實驗室主頁