【拉什巴變得炎熱和更為顯著】

江南布衣

【拉什巴變得炎熱和更為顯著】

 

 

 

硒化鉍的電子結構

一個國際物理學家小組已經證明是遠遠低於從未見過的大在半導體電子自旋分裂的效果。

 

大Rashba效應 - 與施加電場而不是磁場自旋分裂現象 -

 

可能預示著自旋電子器件的室溫下操作。

 

自旋電子學是預計將在計算未來的革命之一。

 

這樣做是為了製造設備的操作使用不只是一個電子的電荷，而且它的旋轉。

 

由於電子自旋可以切換更迅速地比充電可移動輪，這些自旋電子器件更快，在較低的溫度比其電子。

 

是微小的電子自旋磁矩，所以操作它們需要一個磁場。

 

由於磁場是難以控制的計算上典型的小尺度，物理學家往往利用所謂的自旋 - 軌道相互作用。

 

在這種現象中，電子在電場中移動“看到”的磁場，電子的自旋相互作用。

 

建立一個室溫 Rashba效應

在外部電場，這會導致所謂的Rashba效應 - 一個分裂的自旋向上和自旋向下的能量和動量，是為擬議的自旋電子器件的關鍵國家。

 

在自旋晶體管的設計，例如，一個單一自旋的電子注入，然後 - 外加電場下 - 它們的自旋旋轉。

 

但在成熟的半導體，如矽和砷化鎵，Rashba效應是如此之小，電子旅遊大的距離 - 也許是幾微米 - 任何自旋轉動前明顯。

 

這樣的距離，需要超純材料和低溫，以確保電子不偏離方向撞倒。

 

現在，菲爾國王和他的同事在英國聖安德魯斯大學，與在歐洲和中國其他研究人員一起，拿出材料，可以使Rashba效應和自旋電子學，一般在室溫下是可行的。

 

研究人員的首選材料 - 硒化鉍 - 是不尋常的，其內在的大宗結構作為一種半導體的行為，而其作為金屬表面的行為。

 

這些材料，被稱為拓撲絕緣體，已經存在了幾十年，但僅是近年來，已經發現了他們獨特的行為。

 

國王的集團塗料硒化鉍的表面，這會導致它的電子局限於 2D“量子阱”。

 

然後，研究人員使用一種技術稱為角分辨光電子能譜，其中單頻取代電子從樣品的表面通過光電效應的一個耀眼的光芒。

 

通過測量這些電子和它們的入射角的能量，研究人員可以記錄樣品的電子結構的快照 - 一個揭示了Rashba效應，自旋向上的能量分裂和自旋向下電子。

 

至少10倍

硒化鉍樣品陳列量至少10倍，比其他半導體自旋分裂，並在溫度高於100 ° C 結果發表在“物理評論快報”。

 

“非常大的自旋分裂，我們看到應該讓自旋電子器件，如納米尺寸的自旋晶體管縮放，從而更容易有電子旅行，從一個側面設備沒有散射和本能地自旋，“

 

國王說。“這也是有前途的室溫操作這些設備。”

 

Rashba效應的大小，在自旋電子學的專業在新西蘭惠靈頓維多利亞大學的一位物理學家，烏爾里希 Zuelicke留下了深刻印象，並表示，它也有自旋分裂量可調的優勢。

 

不過，他說，可能仍有障礙，克服前一個有效的自旋晶體管實現的“自旋弛豫”，從而影響了電子自旋的旋轉的可能性，如的。

 

馬可波羅 Grioni，一個在瑞士的洛桑聯邦理工學院的自旋電子學專家也認為，一個可靠的自旋晶體管將需要更多的實驗。

 

但他認為，一個工作設備可能比我們想像的來得早。

 

“最近的經驗，即巨大的磁設備，計算機內存中使用表明該行業有時可以極快的走向實際應用的一個好主意，”

 

 

關於作者

喬恩卡特賴特是總部設在英國布里斯托爾的一個自由撰稿人

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/46894