自旋电子学研究现状论文

一，研究电子自旋还是很有前途的，毕竟作为一个新兴学科，应用还不是特别广泛。现在的硬盘（HDD）读取磁头（GMR），磁性随机存储器（TMR）等等，以及未来的Microwave通信技术（Chip to chip wireless communication），都已经证实了这个学科的重要性。二，对于就业而言，国内的情况不是很清楚，日本的就业前景还算不错，毕竟，如果你能有所成绩的话，就说明你具备一定研究能力，而这种研究能力是公司会社所看重和需要的。换而言之，通过电子自旋学，能够培养研究实践能力。也许我说的不够具体，有跑题之嫌，但是电子自旋这东西，毕竟不同于计算机技术和应用自动化这些领域，毕竟属于物理学的范畴，直接应用起来比较困难，所以就业前景一般般吧。但是如果你能够了解这一学科，久而久之你会产生兴趣的，毕竟有些东西不能纯靠理论分析，需要实验去实践。三，近20年来，以高密度磁存储和超大规模集成电路为基础的信息产业的飞速发展，将人类带入全球信息化时代。同美、日等发达国家相比，我国在磁记录和微电子工业上一直处于落后地位，因此在新一轮高科技竞争中，我们必须尽早布局自旋电子学研究，如自旋场效应晶体管、自旋发光二极管、自旋共振隧穿器件、太赫兹频段的光开关以及量子计算机与量子通讯中的量子比特等。四，我国要在自旋电子学领域实现赶超，急需探索新型自旋材料体系及相应的自旋信息处理架构。传统的自旋电子器件涉及多种磁性金属、半导体、绝缘体的复合，化学界面繁多复杂。虽然基于自旋转移力矩效应的自旋磁随机存储器件研究已经有了重要进展，但对界面要求更高的自旋逻辑运算及多比特自旋存储器件方面的进展还十分有限。

电子的运动对自旋电子效应的影响可能比以前假定的要大得多。这个发现是由来自马丁·路德大学Halle-Wittenberg (MLU)的物理学家领导的一个国际研究团队做出的。到目前为止，对这些效应的计算首先考虑了电子的自旋。这项研究发表在《物理评论研究》杂志上，为开发自旋电子元件提供了一种新方法。 许多技术器件是基于传统半导体电子学的。电荷电流用于在这些元件中存储和处理信息。然而，这种电流产生热量和能量损失。为了解决这个问题，自旋电子学使用了电子的一个基本性质，即自旋。“这是一种固有的角动量，可以想象成电子绕自己的轴旋转运动，”马里兰大学的物理学家安妮卡·约翰逊博士解释说。自旋与磁矩有关，除了电子的电荷，磁矩可以用于新一代快速高效的组件。 实现这一点需要电荷和自旋电流之间的有效转换。Edelstein效应使这种转换成为可能:通过施加电场，在原本非磁性材料中产生电荷电流。此外，电子自旋对齐，材料变得具有磁性。“之前关于Edelstein效应的论文主要集中在电子自旋如何有助于磁化，但电子也可以携带同样有助于磁化的轨道力矩。如果自旋是电子的固有旋转，那么轨道矩就是围绕原子核的运动，”约翰松说。这类似于地球，它既绕着自己的轴旋转，也绕着太阳旋转。和自旋一样，这个轨道力矩产生磁矩。 在这项最新的研究中，研究人员使用模拟来研究自旋电子学中常用的两种氧化物材料之间的界面。约翰松说:“虽然这两种材料都是绝缘体，但在它们的界面上存在一种金属电子气体，这种气体以其有效的电荷-自旋转换而闻名。”该团队还将轨道矩纳入了埃德尔斯坦效应的计算中，发现轨道矩对埃德尔斯坦效应的贡献至少比自旋的贡献大一个数量级。这些发现有助于提高自旋电子元件的效率。

EETOP

尽管电子器件越来越小，越来越快，但目前的晶体管只能缩小到一定程度，难以突破极限。

据报道，史蒂文斯理工学院的研究人员开发了一种新型的原子薄磁体半导体，这通过利用电子的电荷及其自旋的力量，将能够开发出以完全不同的方式工作的新型晶体管。

研究人员说，这可能提供了一种制造更小、更快的器件的方法，他们在2020年4月的《自然通讯》杂志上发表了这一发现。

自旋电子学是研究固态器件中电子的本征自旋及其相关的磁矩和电荷的学科。

由于摩尔定律，预计在不久的将来，标准电子器件将达到其“极限”。而自旋电子学提出了一种全新的电子操作方式，并为标准电子器件的持续小型化提供了一种新的替代方案。

据悉，除了可以做到更小的器件，该团队的原子薄磁铁据说能够实现更快的处理速度、更高的存储容量和更少的能量消耗。

领导了这一项目的史蒂文斯机械工程EH Yang教授表示， “二维铁磁半导体材料中铁磁性和半导体特性共存，因为我们的材料可以在室温下工作，它使我们能够容易的半导体技术集成在一起。”

“在此材料中的磁场强度为的;而这样弱的磁场强度不能让我们拿起一个回形针，它是足够大的，以改变电子的自旋，其可用于量子比特应用，”加入史蒂文斯物理学教授斯特凡·斯特劳夫（Stefan Strauf）。

“这种材料的磁场强度是 mT，虽然如此弱的磁场强度不能让我们吸起回形针，但它已足够强，足以改变电子的自旋，可以用于量子比特应用，” Stefan Strauf补充说。

研究人员认为，他们的发现可以为推进自旋电子学领域提供一个“关键平台”。