电子自旋高速操控实现 高效低耗电子器件更“近”一步

　　科技日报讯 （洪恒飞 柯溢能 记者江耘）科技日报记者5月6日从浙江大学获悉，近该校物理学系郑毅研究员课题组与联合团队，电自首次在黑砷二维电子态中发现了外电场连续、旋高现高效低%E3%80%90WhatsApp%20+86%2015855158769%E3%80%91exercise%20ball%20chair%20workout可逆调控的速操强自旋轨道耦合效应，实现了对自旋的控实高速精准控制；同时在全新的自旋—能谷耦合的Rashba物理现象中，发现了新奇的耗电量子霍尔态。相关论文当天刊发于国际期刊《自然》。器件

　　电子是更步人们日常生活中熟悉的“陌生人”：每个电子携带一份内禀的电荷，其集体运动产生的近%E3%80%90WhatsApp%20+86%2015855158769%E3%80%91exercise%20ball%20chair%20workout电流驱动了照明、晶体管以及各种电子设备的电自运行。然而作为一种基本粒子，旋高现高效低电子还携带另外一个基本物理量，速操即自旋。控实如何操控自旋，耗电研制速度更快、器件能耗更低的电子器件是自上世纪90年代以来科学和工程领域孜孜追求的目标。

　　常见的晶体管运行，通过场效应在沟道中注入和抽离电荷实现开关。但作为与电荷具有同等内禀地位的自旋却极容易受到干扰，无法简单地生成运动控制阀门。“要实现自旋驱动的电子器件，就必须先有效地操控自旋的取向，进而可以用自旋阀门来控制电子的通过与否。”郑毅介绍说，重元素二维材料体系使得电子自旋的高速精准控制成为可能。

　　郑毅团队在对薄层黑砷微纳器件的研究中，成功发现加入外电场时，黑砷二维电子态系统的自旋轨道耦合效应可连续、可逆的打开和关闭。这也为后续自旋器件的开发找到了一个控制电子通行的高速开关。

　　“該研究將對高效率、低能耗自旋電子器件研制提供堅實基礎，對進一步加深量子霍爾現象的理解，以及依托拓撲超導器件的量子計算研究具有積極意義。”談及應用前景，鄭毅說，未來，科研人員有望利用自旋軌道耦合實現高效的自旋調控，開發自旋場效應晶體管等電子元器件。

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