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.

西安交大科研人员在自旋电子应用于生命健康的研究中取得新进展

近日,西安交通大学金属材料强度国家重点实验室研究人员在钛种植体表面制备了具有高电子自旋态的S型铁磁性Fe3O4/TiO2异质结,研究了自旋电子在促进ROS生成、抗菌和细胞成骨分化中的作用,并将其应用于改善种植体相关性骨髓炎的治疗。研究表明,在超声波刺激下,异质结中的内建电场和电子自旋极化效应的协同作用促进了声激载流子的分离,从而提高了ROS的生产率。同时,异质结中自旋极化电子诱导的微磁场使细菌的细胞膜去极化,严重扰乱了细菌的呼吸链。ROS的损伤、细菌呼吸链的紊乱及伴随的细菌胞内氧化应激导致细菌死亡。重要的是,异质结通过激活机械敏感通道及其相关下游信号通路,可促进细胞的成骨分化。该异质结在体内骨髓炎模型的清除细菌感染和骨再生方面中显示出优异的治疗效果,为开拓自旋电子在生命健康中的应用提供了新的途径。

二维磁性半导体笼目晶格Nb_(3)Cl_(8)单层的磁性及自旋电子输运性质

具有本征磁性的二维半导体材料在实现低功耗、小尺寸和高效率的自旋电子学器件方面具有重要应用前景.一些拥有特殊晶格结构的二维材料,如笼目晶格结构,凭借其在磁性和电学方面的新颖性质而受到研究者的青睐.最近,一种新的具有笼目晶格结构的二维磁性半导体材料Nb_(3)Cl_(8)单层被成功制备出来,为探索具有笼目结构的二维磁性半导体器件提供了新机会.本文通过第一性原理方法研究了Nb_(3)Cl_(8)单层的电子结构、磁各向异性,构造了其p-n结二极管结构,并研究了其自旋输运性质.结果表明,Nb_(3)Cl_(8)单层易磁化轴在平面内,沿x轴方向,Nb原子对磁各向异性起主要贡献,且相关磁性可通过应力应变进行调控.此外,基于Nb_(3)Cl_(8)单层的p-n结二极管纳米器件表现出整流效应、自旋过滤效应以及负微分电阻现象.这些结果表明了Nb_(3)Cl_(8)单层在下一代高性能自旋电子器件方面具有较大的应用潜力.

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.

自旋电子学课程的教学设计与实践

阐述自旋电子学的研究背景,自旋电子学课程教学的特点,探讨课程的教学设计与实践,包括整合课程教学内容、教学方法和教学手段多样化、产教研融合和教学实践、优化考核方式。

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。

自旋电子学简介及其研究进展

自旋电子学主要研究电子自旋在固体物理中的作用,是一门结合磁学与微电子学的交叉学科,其研究对象包括电子的自旋极化、自旋相关散射、自旋弛豫以及与此相关的性质及其应用等.基于电子自旋的自旋电子器件能够大大提高信息处理速度和存储密度,而且具有非易失性、低能耗等优点.简单介绍了自旋电子学的概念及其研究内容,综述了自旋电子学目前的研究及应用进展.

自旋电子学功能材料进展

巨磁电阻效应的发现开拓了磁电子学的新学科,20世纪90年代,磁电子学得到迅速的发展,并在应用上取得显著的经济效益与巨大的社会效应,本世纪初,研究的重点已转移到半导体自旋电子学的新方向,并已取得重要的进展。本文将结合我们科研组的研究工作,概述从磁电子学到半导体自旋电子学材料的发展,重点介绍稀磁半导体材料研究的进展。

半导体自旋电子学功能材料的研究进展

巨磁电阻效应的发现开拓了磁电子学的新领域。20世纪90年代,磁电子学得到了迅速的发展,并在实际应用方面取得了显著的经济效益与巨大的社会效益。本世纪初,研究重点已转移到新的半导体自旋电子学方向,并取得了重要进展。本文结合作者率领的科研组的研究工作,阐述了从磁电子学材料到半导体自旋电子学材料的发展概况,其中,重点介绍了稀磁半导体材料的研究进展。

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.

自旋电子学功能材料

巨磁电阻效应的发现开拓了磁电子学的新领域,20世纪90年代,磁电子学得到迅速的发展,并在应用上取得显著的经济效益与巨大的社会效应,本世纪初,研究的重点已转移到半导体自旋电子学的新方向,并已取得重要的进展.本文将结合我们科研组的研究工作,概述从磁电子学到半导体自旋电子学材料的发展,重点介绍稀磁半导体材料研究的进展.

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。

自旋电子学的发展及应用

本文概括性地介绍了自旋电子学的发展历程以及最新的研究进展,同时简要介绍了自旋电子学的应用实例。

单分子磁体与分子自旋电子材料

从单分子磁体合成、结构和性质及其在分子自旋晶体管、分子自旋电子管中的应用等方面,结合最新研究成果对这一有着应用前景的领域作了简要概述.单分子磁体是由内部的磁核和外围的有机分子壳层组成,可以通过修饰有机配体的基团和交换内部磁性离子等方法改善其物理和化学性能:带有烷基间隔基的[Co(Tpy-(CH2)5-SH)2]单核磁分子是一个弱偶合体系,而无烷基间隔基的[Co(TerPy)2]是强偶合,且Kondo温度异常地高(约25 K);将含两个磁中心的二核钒分子([(N,N′,N″-trimethyl-1,4,7-triazacyclononane)2 V2(CN)4(μ-C4N4)])嫁接到电极表面出现有趣物理效应.上述就是在分子水平上研究电子自旋和电荷的分子自旋电子装置.

自旋电子学研究进展

自旋电子学是上世纪 90年代以来飞速发展起来的新兴学科。与传统的半导体电子器件相比 ,自旋电子器件具有非挥发性、低功耗和高集成度等优点。电子学、光学和磁学的融合发展更有望产生出自旋场效应晶体管、自旋发光二极管、自旋共振隧道器件、THz频率光学开关、调制器、编码器、解码器及用于量子计算、量子通信等装置的新型器件 ,从而触发一场信息技术革命。文中介绍了自旋电子学的若干最新研究进展。

自旋电子学及其器件

1988年Fert与Grunberg科研小组彼此独立地在铁/铬多层膜纳米结构中发现了高达50%的磁电阻效应,从此自旋电子学诞生了。目前,自旋电子学已经发展出磁读头、磁电隔高耦合器、磁随机存储器(MRAM)、微波探测器等器件,年产值近1000亿美元。同时,通过与其它学科的结合,半导体自旋电子学、有机自旋电子学等均成为物理研究的前沿。因此,大量中外院士与专家认为自旋电子学及器件很有可能成为世界第四次产业革命的导火索。

自旋电子学和自旋注入

自旋电子学是一门新兴的学科,利用它制造的自旋电子器件,与传统的半导体器件相比,有着非易失性、提高数据处理速度、降低能量消耗和增加集成密度等优点,从而给现有的电子业带来革命性的变化。有效的自旋注入是自旋电子学面临的重大挑战之一,文中综述了欧姆式注入、隧道注入、弹道电子注入等几种重要的自旋注入方法以及它们的最新进展。

半导体自旋电子学的研究与应用进展

简单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、磁性/半导体复合结构、非磁性半导体量子阱和纳米结构中的自旋现象,以及半导体的自旋注入等。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。

自旋电子学及其器件应用

介绍了近年来自旋电子学研究概况及器件应用,并展望了半导体自旋新器件的研究和发展。