自旋电子器件

有机自旋电子器件磁响应信号调控研究获进展

随着自旋电子学设备的快速发展，人们对低电场控制磁化的研究兴趣日益浓厚。界面多铁性材料由于其独特的磁电效应，成为该领域的研究热点。然而，由于缺乏对界面多铁性材料中磁电效应的深入理解，导致其在自旋电子学设备中的应用受到限制。近日，科学家在理解和操纵磁电效应方面取得了重要进展。

明尼苏达双城大学与美国国家标准与技术研究院的研究人员合作开发出一种自旋电子器件制造的新工艺，可以在常见的半导体材料上生成高质量的磁性薄膜，并与其他元件集成在一个芯片上，有望成为半导体芯片行业的新标准。

利用电子自旋作为信息载体的磁随机存储器（MRAM），在速度、耐久性、功耗等方面具有不可替代的优越性，被认为是最有前景的新型存储器之一。由于其兼具高速缓存的快速读写和外部存储的非易失性，有望通过“非冯诺依曼”的存内计算架构，解决制约计算系统性能的“存储墙”问题。

在自旋电子学中，电子的磁矩（自旋）被用来传输和操纵信息。一个超紧凑的二维自旋逻辑电路可以由二维材料构建，它可以远距离传输自旋信息，也可以提供电荷电流的强自旋极化。格罗宁根大学（荷兰）和哥伦比亚大学（美国）的物理学家的实验表明，磁性石墨烯可以成为这些二维自旋逻辑存储设备的最终选择，因为它可以有效地将电荷转换为自旋电流，并且可以长距离传输这种强自旋极化。

台湾国立交通大学曾教授团队致力于发展这两种转导机制相关的关键材料，在室温下合成了同时具备铁电和反铁磁的新型磁电钙钛矿薄膜，当薄膜与铁磁层连接时，此异质结构可以实现电压控磁性，且可以在低电压范围（+/- 1伏）内非常有效地控制铁磁层的翻转。