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科学家们创造了完全电子化的二维自旋晶体管

格罗宁根大学的物理学家构建了一个二维自旋晶体管,其中通过石墨烯的电流产生自旋电流。将单层过渡金属二硫族化物(TMD)置于石墨烯的顶部以诱导石墨烯中的电荷 - 自旋转化。该实验观察结果发表在2019年9月11日出版的Nano Letters期刊上。

自旋电子学是一种创造低功率电子设备的有吸引力的替代方式。它不是基于充电电流而是基于电子自旋电流。自旋是电子的量子力学性质,可以用来传递或存储信息的磁矩。

石墨烯是一种二维形式的碳,是一种出色的旋转转运蛋白。然而,为了产生或操纵自旋,需要其电子与原子核的相互作用:自旋 - 轨道耦合。这种互动是碳很弱,因此很难产生或操纵自旋流在石墨烯。然而,已经表明,当具有较重原子的材料(例如TMD)的单层置于顶部时,石墨烯中的自旋 - 轨道耦合将增加,从而产生范德瓦尔斯异质结构。

在Nanronvices物理小组中,由格罗宁根大学的Bart van Wees教授领导,博士。学生Talieh Ghiasi和博士后研究员Alexey Kaverzin创造了这样一种异质结构。使用金电极,它们能够通过石墨烯发送纯净的充电电流并产生自旋电流,称为Rashba-Edelstein效应。这是由于与TMD单层的重原子(在这种情况下为二硫化钨)的相互作用而发生的。在石墨烯中首次观察到这种众所周知的效果,该石墨烯与其他2-D材料接近。

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