研究者说首次在室温下使电子在半导体中展现自旋性质

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        计算机的发展离不开对电子带有电荷这一性质的操控,而电子的另一性质自旋则长期未得到开发利用。荷兰研究人员在新一期英国《自然》杂志上报告说,他们首次在室温下在半导体硅材料中使电子自旋极化状态得以实现,这将有助于研发新一代计算机。

  据介绍,根据自旋轴相对于周围磁场的指向,电子自旋具有向上和向下两个状态,如果能在计算机中用这两种状态来代表0和1,那么将可开发出新一代基于电子自旋的计算机。但在此前的研究中,自旋极化状态只有在零下100多摄氏度的低温下才能在计算机常用的半导体硅材料中持续存在。

  荷兰特文特大学的研究人员报告说,他们在实验中发现,只要在半导体硅片和磁性材料之间插入厚度不到1纳米的氧化铝薄膜,再施加一个电场,那么自旋极化的电子就会从磁性材料向硅片移动,氧化铝薄膜会起到过滤器的作用,只有某个特定自旋状态的电子能够通过,从而在室温下使有序的电子自旋极化状态体现在硅片中。

  荷兰研究者说,当前计算机中的电子元件越来越小,对电荷的控制越来越复杂,在这种情况下操控电荷对能量的需求也越来越高,这已经成为计算机进一步发展的一个瓶颈。而操控电子自旋所需的能量相对要小得多,基于电子自旋的计算机将可以绕过这个瓶颈,有望促使计算机技术继续高速发展。
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