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控制不同自旋方向电子的方法
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美国加州大学物理学家近日在实验室中的一次偶然发现，也许将改变计算机信息传送和存储的方式。这一发现将会极大助力于半导体自旋电子技术的发展，推动新型超高速计算机的产生。研究结果发表于最近一期《物理评论快报》（PRL）上。 运算与数据存储是半导体与磁性物质迄今为止最重要的应用之一，两者构成了人们最为熟知的计算机。自旋电子可跨越半导体和磁性两个领域，而对不同自旋方向的电子及其输运性质的研究，会促进设计和开发新型电子器件，这正是自旋电子学科的主要任务。 此次意外的收获建立在铁磁/半导体结构之上。该结构又被称为“磁隧道结”，其外观酷似一个三明治，在铁磁体与半导体之间有一个很薄的氧化镁绝缘层。这一结构中两种自旋方向的电子都可以自半导体穿过氧化镁界面，最后到达磁铁。 实验中发现，简单修改氧化镁界面的厚度，便可控制自旋电子穿过的类型。其中当氧化镁界面薄于2个原子层时，自旋向下的电子隧穿至铁磁体，同时自旋向上的电子射回留在半导体内；当界面厚于6个原子层时，则无论自旋向上还是向下的电子都射回；而当其处于中间值，即厚度范围在2至6个原子层之间时，届面选择性完全改变，向上自旋电子通过而向下自旋电子射回到半导体，导致自旋逆转效应。以上结果认证了氧化镁界面厚度具有的决定性作用。 专家表示这项结果有其背后的深远意义：自旋状态属一种“能量独立”的状态，在理论上可确保即使在断开电源时也具有保存数据的能力，同时能大大降低电子器件的耗电量。而利用自旋处理信息将会改变计算机传送和储存信息的方式，为计算机领域带来巨大突破。 （来源：科技日报 张梦然） |
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