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运输属性

运输属性

电子在硅中旋转旋转

17 May 2007 哈米什约翰斯顿

在美国要求首次在硅中运输旋转偏振电子的研究人员之后,利用旋转的旋转 - 以及电子的电荷可以是较近商业现实的一步。在它们的微小的装置中,将电子从铁磁合金流入一块硅,在那里他们行驶约10µm不失他们的极化。该团队还能够在穿过硅时旋转电子旋转,最后提取电子并测量它们的极化(自然 447 295).

弹道设备

Spintronic器件是电子电路,可以使用电荷和旋转电子来传输,存储和处理信息。原则上,这种设备可以提高传统计算机的处理能力,甚至可以在量子计算机中使用。

硅应该是用于旋转式装置的理想材料,因为电子预计远远远远远远超过金属在没有失去自旋极化的金属中的进一步。此外,硅是电子行业中的首选材料,所以基于硅的闪龙管学应该与今天兼容’S商业芯片制作过程。

问题是,首先,始终不可能将旋转偏振电子旋转到硅中。旋转偏振电子通常在诸如铁的铁磁材料中发现,其中大多数导通电子点在磁化方向上的旋转。如果将一层铁磁金属粘合到一块硅上,则可以通过施加电压将电子从磁体流入硅片。不幸的是,由于它们在两种材料之间穿过界面时,电子失去了极化“impedance mismatch”金属和半导体之间。

通过允许旋转偏振的电子允许旋转偏振子(例如砷化镓)在其他半导体材料中绕过该问题“tunnel”横跨界面,从而避免阻抗不匹配。然而,这需要金属和半导体之间的非常薄且突出的界面,这在硅上生长的铁磁性金属层时不能实现。

现在,在马萨诸塞州的剑桥纳米纳米·纳米科技的特拉华大学和杜威·蒙斯玛的Ian Appelbaum和Biqin Huang已经发现了通过发送更高的能量来围绕阻抗错配问题的新方法“hot”电子半导体界面上的电子。而不是用施加的电压驱动的电流相似–受阻阻抗–这些电子表格更像是围绕界面被射击的子弹,并且免受阻抗效应。结果,这些“ballistic”电子进入硅而不失去极化。

研究人员首先在连接到5 nm层的铁磁性钴 - 铁合金中产生热电子。然后将电子注入铁圆形中,在进入硅之前它们变得旋转偏振。在穿过硅之后,然后进入第二铁磁层,这可以在硅交叉后测量电子的自旋极化。

通过将磁场施加到器件,随着电子穿过硅,Appelbaum和同事能够旋转自旋偏振的方向。通过施加电场来改变电子场或通过施加电场来改变电子的速度,可以改变进样程度。通过观察这种进展,研究人员能够确认电子确实在硅中保持了它们的自旋极化。

必须在85k的非常低温下进行测量,以最小化设备中的泄漏电流。 Appelbaum告诉虽然这种温度难以实用,但是 物理网 该装置为硅旋转输送材料科学提供了重要的见解。

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