硅电子自旋输运可达到“马拉松距离”(图)

  
  
 

　　图片说明：特拉华大学科学家制造出的硅自旋芯片，其中包括十几个微小的自旋输运设备。

　　（图片来源：Kathy F. Atkinson/University of Delaware）

　　在证实了硅芯片中电子自旋如何注入、控制及探测后，美英科学家的一项跟进研究又发现，这种量子特性可以输运350微米——微电子世界中的“马拉松的距离”。该研究成果标志着自旋电子学相关领域的又一重要进展，它有望开创硅片应用的新纪元。  
  
 
    相关论文发表在10月26日的《物理评论快报》（PRL）上。进行该项研究的是美国特拉华大学和英国剑桥NanoTech公司的研究人员。他们的主要目标是利用电子固有的自旋特性而不仅仅是电荷，来更加经济、快速、低能耗地进行数据存储和处理。领导该项研究的特拉华大学电子与计算机工程副教授IanAppelbaum表示，“最新的研究结果十分重要，因为这意味着人们现在可以在数千个设备之间和数千个逻辑操作的时限内对硅片进行许多自旋操控，这为以硅为基础的自旋电子电路铺平了道路。”在实验中，论文第一作者、Appelbaum实验室的BiqinHuang和同事构建了一种特殊的设备，它能将高能的“热”电子从铁磁体注入350微米厚的硅片中。而另一个由两个硅片中间夹上一层铁磁体薄膜形成的结构能够从另外一侧感知到注入的电子。Appelbaum表示，“硅中通常有等量的自旋方向相反的电子。自旋电子学的目标就是要利用一些手段让大部分的电子定向自旋，或者在同一方向上发生极化。”在8月13日的《应用物理快报》（APL）中，该小组阐明了如何获得较高的电子极化度（超过37%），并且证实了首个半导体自旋场效应晶体管能够运转。Appelbaum说，“我们刚刚在一条新路上迈出步伐。在研究自旋输运（spintransport）之前，我们甚至不知道前路在何方。当然，还有许多的基础工作要做，希望这能让我们更加接近电子学的一个新时代。”（科学网任霄鹏/编译）（《物理评论快报》（PRL），99, 177209（2007），Biqin Huang, Ian Appelbaum）更多阅读（英文）PRL论文摘要 Ian Appelbaum实验室主页