硅電子自旋輸運可達(dá)到“馬拉松距離”(圖)

  
  
 

　　圖片說明：特拉華大學(xué)科學(xué)家制造出的硅自旋芯片，其中包括十幾個微小的自旋輸運設(shè)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(xué)家的一項跟進研究又發(fā)現(xiàn)，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(biāo)志著自旋電子學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的又一重要進展，它有望開創(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《物理評論快報》（PRL）上。進行該項研究的是美國特拉華大學(xué)和英國劍橋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，來更加經(jīng)濟、快速、低能耗地進行數(shù)據(jù)存儲和處理。領(lǐng)導(dǎo)該項研究的特拉華大學(xué)電子與計算機工程副教授IanAppelbaum表示，“最新的研究結(jié)果十分重要，因為這意味著人們現(xiàn)在可以在數(shù)千個設(shè)備之間和數(shù)千個邏輯操作的時限內(nèi)對硅片進行許多自旋操控，這為以硅為基礎(chǔ)的自旋電子電路鋪平了道路?！痹趯嶒炛?，論文第一作者、Appelbaum實驗室的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。而另一個由兩個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》（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(dǎo)體自旋場效應(yīng)晶體管能夠運轉(zhuǎn)。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(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)的一個新時代。”（科學(xué)網(wǎng)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