点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:科学家发现电子自旋操控高速开关
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

科学家发现电子自旋操控高速开关

来源:《中国科学报》2021-05-08 10:34

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  浙江大学物理学系研究员郑毅课题组、教授许祝安及中南大学物理学系教授夏庆林等首次在黑砷二维电子态中发现了外电场连续、可逆调控的强自旋轨道耦合效应,实现了对自旋的高速精准控制。同时,在全新的自旋—能谷耦合的Rashba物理现象中,他们发现了新奇的量子霍尔态。相关成果5月6日刊发于《自然》。

  自旋是电子作为一种基本粒子携带的一个基本物理量。然而,自旋具有不稳定性,就像是一个向前行进的不停旋转的陀螺,受到外力作用(散射)就会反转旋转的方向。“要实现自旋驱动的电子器件,就必须先有效操控自旋的取向,进而用自旋阀门来控制电子的通过。”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。电子在晶体周期性势场中的轨道运动会受到重原子强烈的吸引,在对称性破缺的情况下产生自旋和运动方向的严格锁定关系,即自旋轨道耦合效应。”

  在对薄层黑砷微纳器件的研究中,郑毅团队发现,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、可逆地打开和关闭。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,如将元器件设置两个同向的铁磁电极,在无栅压情况下,注入的电子高速通过黑砷沟道并保持自旋取向不变;施加外电场后,沟道内的电子在自旋轨道耦合作用下发生自旋旋转而被导出电极所阻挡,实现自旋电子开关的功能。

  与基于电容效应的硅基晶体管相比,上述自旋开关具有切换速度快、发热量少的特点。“未来,科研人员可以利用自旋轨道耦合实现高效的自旋调控,开发自旋场效应晶体管等电子元器件。”谈及应用前景,郑毅如是说。

  在对黑砷二维电子态体系的量子输运研究中,课题组还发现,黑砷体系的自旋轨道耦合呈现独特的粒子—空穴不对称性,当引入空穴时,会出现奇特的自旋—能谷耦合的Rashba新物理现象,并在强磁场下出现反常的量子化行为。

  (记者崔雪芹)

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 福建泉金客运码头迎来清明节两岸人员往来高峰

  • “地球彩带”孕育火热“花经济”

独家策划

推荐阅读
征求意见稿提出,任何组织和个人提供、使用数字虚拟人服务,不得以丑化、污损等形式侵害他人人格权,未经特定自然人同意,不得提供足以识别特定自然人身份的数字虚拟人服务。
2026-04-03 17:59
近日,《关于加快建立长期护理保险制度的意见》(以下简称《意见》)印发。《意见》明确,用3年左右时间,基本建立适应我国基本国情的长期护理保险制度。
2026-04-03 10:07
春天,风媒花粉对过敏症患者尤其是患有慢性呼吸系统病人群的影响特别大,是过敏性哮喘的高发季节。
2026-04-03 10:04
个人信息保护法施行以来,中央网信办会同有关部门持续加大个人信息保护工作力度,查处各类违法违规处理个人信息行为,督促指导个人信息处理者不断提升合规水平,取得了积极成效。
2026-04-03 09:59
日前,福建龙岩长汀县远丰优质稻专业合作社正忙着把秧苗往田里送,并用机器进行插秧。一粒粒种子在智慧育秧工厂从孕育到出苗,直至送入农田进行机械化插秧,合作社负责人傅木清都看在眼里。
2026-04-03 09:53
据报道,在3月29日结束的世界超级摩托车锦标赛(WSBK)葡萄牙站WorldSSP组别中,我国摩托车制造商“张雪机车”在该站赛事双回合正赛中相继夺冠。说起“张雪机车”的成功,不得不提到中国的“摩托之都”重庆。
2026-04-03 09:50
在一间会议室里,记者找到了研究院副院长张金友。”  为了尽快解决这个“烧脑”的问题,这段时间,张金友和团队几乎每天井场、实验室、会议室三点一线。“如果说我们正在采的页岩油是已经蒸熟的‘米饭’,那低熟页岩油就是‘生米’,需要人工在地下为其加热,催化生成石油。
2026-04-03 09:47
历时多年攻关,刘河生带领团队不断改进脑功能区定位技术,实现快速精准绘制个体脑图,并研发出可无创干预脑区功能的设备,在帕金森等疾病治疗研究中取得重大进展。
2026-04-02 10:11
我国智能航运发展现状如何?“十五五”时期如何迈向国际先进水平?记者采访了交通运输部海事局及相关企业。
2026-04-02 10:07
科技创新是发展新质生产力的核心要素,加强原始创新和关键核心技术攻关,是抢占科技制高点、实现高水平科技自立自强的根本所在。
2026-04-02 10:04
近日,国家医保局发布《医疗保障基金使用监督管理条例实施细则》,于2026年4月1日起正式施行。
2026-04-02 10:03
国家卫健委和国家中医药局1日联合印发《关于开展基层医疗卫生机构医疗质量改善三年行动(2026—2028年)的通知》,推进基层医疗质量提升,推动实现分级诊疗“基层首诊”落地。
2026-04-02 10:01
人与自然和谐共生是中国式现代化的重要特征之一,守好碧海银滩,构建人海和谐的海洋生态环境是中国式现代化的题中应有之义。
2026-04-01 09:45
2021年长江十年禁渔实施以来,禁渔秩序总体平稳,退捕渔民生计有效保障,水生生物资源衰退趋势得到决定性扭转,长江水生生物完整性指数稳步提升,取得阶段性明显成效。
2026-04-01 09:44
“过去雷达网建设主要解决‘有没有’的问题,现在AI让这张网从‘能探测’升级为‘会思考’。”在张兴赢看来,“AI正在成为工程的‘第二大脑’。”
2026-04-01 09:43
硒是人体必需的微量矿质营养素。然而,我国约7亿人口存在硒摄入不足。
2026-04-01 09:42
强对流天气的形成是水汽条件、不稳定状态的大气层结构、地形等多种条件协同作用的结果,包括雷暴、短时强降水、大风、冰雹等天气现象,具有影响快、强度强、致灾性强的特点。
2026-04-01 09:39
3月30日,世界数据组织正式成立并落户北京,理事长由中国科学院院士谭铁牛担任。这不仅是对谭铁牛个人学术成就的认可,更是国际社会对中国数据发展和治理能力的充分肯定,是中国科学家提升全球科技治理话语权的生动缩影。
2026-03-31 10:23
教育部30日印发《校园食品安全“十必须”》《学校食堂工作人员“十不准”》,进一步筑牢校园食品安全防线,明确中小学、幼儿园食堂不得制售冷荤类食品、生食类食品、冷加工糕点,不得加工制作四季豆、鲜黄花菜、野生蘑菇、发芽土豆等高风险食品。
2026-03-31 10:22
30日19时00分,力箭二号遥一运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,将搭载的新征程01卫星、轻舟初样试飞船和天视卫星01星顺利送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-03-31 10:17
加载更多