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对导电进行新的尝试

时间：2021-08-05 20:16:08 来源：

伦敦的研究人员说，他们已经提出了一种全新的方式，通过专注于当前方法的替代方法来在半导体中产生和引导电流。

电子的阴阳是“电荷”和“自旋”。常规技术着重于充电，但许多科学家认为，旋转会更胜一筹-不仅增加了电能存储，而且改善了信息处理。

科学家对电荷和自旋现象的理解可以追溯到19世纪晚期的科学家埃德温·霍尔（Edwin Hall），他认识到电导体上产生的电压差。这称为霍尔效应。然后有一个霍尔效应的导数，称为自旋霍尔效应：自旋积聚在电流导体的侧面上的出现。

听起来晦涩难懂，但它等于利用了电子运动或“自旋”的技术-一种称为“自旋电子学”的技术。如果正确应用此方法，则可以使用很少的能量来处理有关电子自旋的信息。

为此，科学家需要更多地了解自旋霍尔效应的工作原理。但是他们的研究已经取得了长足的进步，如果最终获得成功，他们将为新的电子设备世界揭开秘密。

在《自然材料》上发表的一项研究中，伦敦大学学院（UCL）的研究人员解释说，自旋霍尔效应有助于产生“自旋电流”，该自旋电流可以在不依赖电荷电流的情况下传递有关电子磁自旋的信息。

这在电子产品中是独特的，因为缺少电荷，它不会产生热量，并且热量是依赖半导体的电池等设备的责任。

尽管他们尚未完全了解自旋霍尔效应的工作原理，但他们的文章报道说，基于自旋电子学的半导体材料的效率比基于充电电流的半导体材料高40倍。

迄今为止，仅使用昂贵的重金属（例如铂）和大量能量才能实现这种效率。但是，UCL团队使用更少的昂贵材料和更少的功率获得了相同的结果。

报告的主要作者，UCL伦敦纳米技术中心的Hidekazu Kurebayashi解释说，由于地球上稀有的自然资源有限且价格上涨，因此，人们正在寻找更便宜的材料来创造未来的技术。

Kurebayashi说，自旋电子学可能是这种可持续方法的候选者。他指出了过去半个世纪的小型化趋势，这种趋势最终必定会碰壁，因为例如晶体管可以缩小到不小于原子的大小。因此，他说，必须开发革命性的新技术来满足功能日益强大的计算机的需求。

“我们借用了已有50年历史的半导体现象进行现代自旋电子学研究，” Kurebayashi告诉UCL新闻。“我们的结果[仅仅是]故事的开始，但是原理的证明，而且旋转的前景广阔。”


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