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全球首款磁电晶体管研制成功

原创2022-04-15 21:29:28 21

美国科学家在最新一期《先进材料》杂志上撰文指出,他们研制出了全球首个磁电晶体管,不仅有望帮助满足人们对数字存储器日益增长的需求,将该领域的能耗降低5%,还可将存储某些数据所需晶体管的数量减少多达75%,进一步促进设备的小型化。

最新研究负责人、內布拉斯加大学林肯分校物理学家彼得·道本说:“我们需要一种与硅晶体管工作方式不同的设备,从而缩小设备的尺寸并降低能耗。”

鉴于此,在最新研究中,科学家们没有将常见的电子电荷作为其方法的基础,而是转向了电子另一种与磁性有关的属性——自旋。自旋指向上或下,可像电荷一样代表1或0。研究表明,流经石墨烯的电子可以在相对较长的距离内保持其初始自旋方向,这一特性对于基于自旋电子学的晶体管极具潜力。但控制这些自旋的方向,并使用比传统晶体管少得多的功率,是更具挑战性的任务。

为解决这一问题,研究人员需要在石墨烯下放置合适的材料,经过多年研究,他们找到了氧化铬。氧化铬是一种磁电材料,这意味着通过施加少量电压,其表面原子的自旋可在向上和向下之间翻转。

研究团队指出,当施加正电压时,氧化铬的自旋指向上,迫使石墨烯电流的自旋方向向左偏转,并在这个过程中产生可检测的信号。相反,负电压会使氧化铬的自旋向下翻转,石墨烯电流的自旋方向向右偏转,并产生一个明显不同的信号。道本说:“这有望以极低的能源成本提供极高的保真度。”


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