基于拓扑/二维量子材料的自旋电子器件

拓扑材料和二维材料等新型量子材料,为自旋电子器件的研究与发展提供了新契机.这些量子材料不但有助于提高电荷-自旋转换效率及提供高质量异质结界面,从而改善器件表现,更由于它们丰富的相互作用和耦合关系,能提供新奇物理现象和新的物性调控机制,在自旋电子器件方面具有潜在的应用价值.拓扑材料和二维材料,尤其是层状拓扑材料、二维磁性材料以及它们组成的异质结的相关研究,取得了丰硕的成果,兼顾了启发性与及时的实用性.本文将综述这些新型量子材料的近期研究成果:首先重点介绍拓扑材料在自旋轨道力矩器件中实现的突破;其次着重总结二维磁性材料的特性及其在自旋电子器件中的应用;最后将进一步讨论由拓扑材料/二维磁性材料组成的全范德瓦耳斯异质结的研究进展.

反铁磁自旋电子器件及其研究进展

反铁磁凭借对外磁场不敏感、电场自旋调控以及自旋动力学响应速度快等优势成为当前自旋电子器件研究热点。首先将反铁磁自旋电子器件划分为存储器件、逻辑器件和类脑器件三类进行介绍,对各类器件发展历程进行分析和归纳,展示在结构设计、自旋调控、速度能耗等方面的特点,其中基于纯电场自旋轨道矩和交换偏置场调控的反铁磁器件极具发展前景。同时,介绍了近年反铁磁信号的探测和调控机制的研究旨在帮助器件设计研究,例如磁场和电流调控、电场调控等;最后从物理机制、器件设计和实际应用角度总结了反铁磁自旋电子器件领域存在的困难和挑战,展望了其发展方向和机遇。

自旋电子学、自旋电子器件及GaAs中电子自旋弛豫研究

评述了自旋电子学及自旋电子器件的发展,自旋电子器件的应用,半导体自旋电子学的研究内容及目前的研究现状.给出了我们的有关GaAs中电子自旋偏振与相干弛豫的研究结果.

自旋电子学和自旋电子器件

自旋电子学是近年来发展起来的微电子学和磁学的交叉学科,主要研究自旋极化电流的注入、控制和检测。本文介绍了自旋电子学和器件的研究进展,着重讨论了自旋注入和检测的问题,分析了自旋电子器件研究的核心问题和难点。自旋电子学的研究有着重要的理论意义,自旋器件在信息科学领域也具有十分广阔的应用前景。

基于磁斯格明子的器件设计研究进展

磁斯格明子是一种纳米级的拓扑自旋结构,由于其具有较好的稳定性、奇特的动力学特性以及较低的能耗,有望应用于未来超高密度存储和自旋电子器件而被磁学和自旋电子学领域高度关注.自2009年首次被观测到以来,人们对磁斯格明子的宿主材料体系、产生条件以及调控方式等方面进行了大量研究.过去对磁斯格明子的研究重点主要集中在基础科学上,然而近年来逐渐从基础科学向实际应用转变.重要的是,许多基于磁斯格明子的自旋电子器件已经被设计出来,并引起了人们的极大兴趣.主要介绍近几年来磁斯格明子器件的最新研究进展,其中包括赛道存储器件、逻辑运算器件、类晶体管器件、二极管器件、纳米振荡器以及类脑器件等.此外,根据磁斯格明子的特性,总结其在不同自旋电子器件中的应用,并预测未来磁斯格明子自旋电子器件的发展趋势.

基于InAs/GaAs异质结的δ掺杂磁半导体纳米结构的电子自旋输运

本文研究了基于InAs/GaAs异质结的δ掺杂磁纳米结构的电子自旋输运性质。计算了透射系数、电导和自旋极化。主要分析和讨论了δ掺杂的权重和位置对电子自旋极化输运的影响。结果表明,δ掺杂权重的增加可以显著抑制电子的透射系数和电导。通过改变δ掺杂的权重和位置可以实现较大程度的自旋极化。研究结果将有助于理解δ掺杂磁纳米结构中的实验现象和设计δ掺杂可调制自旋电子器件。

铁电-自旋电子器件的研究与进展

自旋电子器件是操控和利用电子自旋属性的器件,相比微电子器件具有能耗更低、密度更高、响应更快和非易失性等特点,是新一代信息器件发展和取得突破的一个重要方向。基于自旋电子器件的基本原理,如自旋极化、自旋注入、自旋传输、自旋弛豫、自旋探测等,综述了近10年来铁电材料应用于自旋电子器件领域的相关研究工作,主要包括多铁隧道结、铁电有机自旋阀、铁电调控自旋轨道耦合等,论述了自旋电子器件外场调控和多功能化相关的工作进展。由于铁电材料晶格-电荷-自旋-轨道4者之间的相互作用,铁电-自旋电子器件可通过外加电场调控电极化率、外加磁场调控自旋极化率以及外加电场调控界面效应(如晶格、界面电场、应力)等,对器件性能进行调制,有望应用于忆阻器、多阻态存储器、逻辑器件等。

自旋波器件及其在微波技术中的应用

本文述叙自旋波的特性和利用这些特性所能做成的新型铁氧体器件,并说明这些器件在微波技术中的一些应用。

稀土元素Gd掺杂氮化物半导体在自旋电子器件中的应用（英文）

本研究利用分子束外延的方法生长了Gd掺杂氮化物半导体。根据X线衍射和XAFS测定未有发现第二相的析出。观察到了来自In Gd Ga N的光致发光,发光峰随着In N的摩尔份数的变化而变化。这些材料在室温明显地观测到了磁滞曲线。Si共掺杂的Ga Gd N超晶格显示出了超大的磁矩,其原因可归于载流子诱发铁磁。最后,说明了这一材料在自旋发光二极管中的应用。

奇迹材料将自旋电子器件变为现实

电子自旋器件具有存储密度高、响应速度快等优点。一经应用，计算设备的运行效率、速度和存储容量都将得到极大提升，能量消耗也会随之降低，可以延长设备电池的使用寿命。另外，电子自旋材料并不激发磁场，因此不会对其他器件产生干扰，处理的数据也很难被监视。

澳大利亚拉筹伯大学探索金刚石在自旋电子器件中的应用潜能

近日，澳大利亚拉筹伯大学的研究人员测量了电荷载子自旋与金刚石磁场的相互作用强度。研究结论表明金刚石材料具备应用于自旋电子器件的关键特性。金刚石之所以受到科学家的关注，是因为它比传统半导体材料更容易被加工和制造成自旋电子器件。传统量子器件基于多半导体薄层结构，这需要在超高真空状态下完成十分精密的制造过程。

中科院合物院新型有机自旋电子器件研究获进展

中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心的研究人员采用新型半导体材料，制备出了高性能有机自旋阀器件。

三维晶体管和后CMOS器件的进展

2012年当量产的集成电路的特征尺寸进入22 nm时,三维晶体管新结构成为纳电子发展的主流,标志纳电子学的发展由应力Si时代进入三维晶体管时代。介绍了多栅晶体管的发展过程,包括双栅、鳍栅、Pi型栅、Ω型栅、三栅和环形栅等FET关键技术的突破和由于栅极控制沟道电子能力增加而导致的器件性能的改善。同时,还介绍了后CMOS器件的新进展,包含InGaAs n沟道鳍栅FET、环栅纳米线FET、Ge n/p沟道鳍栅FET、碳纳米管FET、石墨烯FET、隧穿FET、单电子晶体管和自旋电子学等,以及后CMOS器件的评定和终结CMOS器件模型。

反应磁控溅射氧化镍薄膜的自旋塞贝克效应

自旋塞贝克效应是由(亚)铁磁体中的温度梯度引起自旋塞贝克电压信号的现象,目前已成为热自旋电子学研究的热点领域之一。本文采用反应磁控溅射工艺在Si衬底上沉积NiO薄膜,分别研究了溅射功率、氧氩比例、溅射气压、衬底温度对NiO薄膜微观结构和表面形貌的影响,实验中反应磁控溅射最适工艺条件为溅射功率110 W、氧氩比例0.15(O_(2)15 mL/min;Ar 100 mL/min)、溅射气压0.3 Pa、衬底温度400℃。研究了Si/NiO/Pt结构中温度梯度(温差)、磁场角度、NiO厚度变化和Pt厚度变化对自旋塞贝克电压的影响。结果表明,自旋塞贝克电压与温差呈简单的线性关系,温差越大测得的自旋塞贝克电压越高;磁场角度与自旋塞贝克电压之间满足余弦函数关系式,即在0°和180°时所得自旋塞贝克电压最大,90°和270°时为零;反铁磁性绝缘层NiO的厚度越大,所测得的自旋塞贝克电压信号越强;顺磁金属层Pt的厚度越大,自旋塞贝克电压信号越弱。

硅基自旋注入研究进展

自旋注入、自旋探测和自旋操控是构建半导体自旋电子器件的基础。在硅基材料上采用电的方式进行自旋注入,有利于自旋器件与微电子芯片的集成化,是当前该领域的研究热点课题之一。简要概述了硅基自旋注入的研究进展,首先介绍了半导体自旋注入的原理和方法,着重评述了以磁隧道结(MTJ)结构为核心的硅基自旋注入的研究进程,然后详细论述了硅基自旋注入的测试原理、器件结构和实验方法,最后给出了硅基自旋注入的主要研究目标和发展方向,并展望了硅基自旋电子器件的前景。

半导体自旋电子学的研究与应用进展

自旋电子学是一门最新发展起来的涉及磁学、电子学以及信息学的交叉学科.自旋电子器件与普通半导体电子器件相比具有不挥发、低功耗和高集成度等优点.本文介绍了半导体自旋电子学的研究对象和内容,主要包括磁性半导体、自旋注入、自旋探测以及自旋输运等.本文综述了半导体自旋电子学目前的研究进展及其在自旋电子器件和量子信息处理中的应用.

SiN-SiC纳米薄膜自旋相关的塞贝克效应研究

热自旋电子学结合了自旋电子学和热电子学各自优势,对人类可持续发展具有十分重要的作用。本文提出了一种基于SiN-SiC纳米薄膜的新型热自旋电子学器件。发现在源极和漏极之间施加温度场,可以获得方向相反、大小几乎相同的具有自旋极化取向的电流,即为自旋相关塞贝克效应。而且,在热电荷流中还存在着热负微分电阻效应。这些发现为设计基于SiN-SiC纳米薄膜的高效率热自旋电子学器件提供了理论指导。

电子自旋弛豫机理研究

确定电子自旋稳定性的最重要的性质是自旋弛豫时间,文中介绍了DP、EY、BAP等三种重要的自旋弛豫机制以及它们的实验进展,为室温下可以使用的自旋电子器件设计提供了重要依据.

自旋电子学研究的最新进展

自旋极化电子的高效注入、自旋霍尔效应和自旋流的产生与探测都是目前自旋电子学中热门研究专题,世界一些著名学术刊物屡见报道。对这些重要内容的理论和实验的最新研究成果进行了介绍。通过自旋极化电子高效注入方法和材料的研究,人们期望研制出新一代自旋电子器件,进而实现应用电子自旋传输、记录和存储信息的目标。近期实验给出,自旋极化电子从铁磁金属注入半导体和金属都获得较高的极化率。各种注入方法中,自旋流直接注入法目前备受关注,因为自旋霍尔效应为自旋流的产生与探测提供了新的途径,即自旋霍尔效应可以产生自旋流,但因无霍尔电压故不容易测量;而逆自旋霍尔效应又将自旋流转化为电流,使得难以测量的自旋流又可以直接用电学方法测量。