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磁電子學

磁電子學

作為納米電子學的重要組成,在磁記錄、磁頭讀出、非易失信息隨機存儲、自旋晶體管及量子計算機等領域將獲得廣泛應用,成為未來信息科學技術的主導技術。

簡介


磁基傳導磁聯效,磁輸運調製興科。涉及旋極化。旋散射隧穿、旋積累及弛豫、荷旋軌晶格間相互作用等強關聯和量子干涉效應,是當今凝聚態物理的重大課題。

產生


傳統器件荷息載,息流傳導,系統狀態則荷存消征,另,即旋,完忽略。今,傳統器件運速存儲密越越近論極限,致探索息制,旋。旋(),稱磁(),電子自旋或核自旋為其核心研究內容。在自旋電子學中,信息的讀取,傳輸和處理都是針對電子或核自旋來操作的。

發展


旋巨磁阻( ,GMR,全金屬結構)效應的發現為標誌,如今GMR效應已經在商業上取得巨大的成功,現在的新一代超高密度硬碟的磁頭利用的就是GMR原理。除此之外,磁隨機存儲器(MRAM,金屬/氧化物結構)也有望在將來取代基於CMOS的非揮發性快閃記憶體。另一方面,電子自旋也引起了量子計算領域的興趣,電子自旋的天然二元性質,使其成為量子計算的基本單元Qubit的理想選擇。而以上這些實際應用最終能否實現都依賴於對電子自旋的精確控制,依賴於對其基本特性的了解。其中關鍵的問題首先就是電子自旋的注入(或產生),然後是自旋極化的輸運。在實際的器件應用中,另外還需要自旋的探測、存儲以及放大。要實現這些功能,各種室溫下表現出鐵磁性的金屬當然是理想的選擇,然而,如果這些所有的功能可以在半導體材料中實現,就可利用現成的光電器件工藝來製造新一代的光電器件,這就凸現出DMS材料的重要性。
更多細節可參閱Science在1998年發表的磁電子學奠基性文章Magnetoelectronics - Science。