实用自旋波晶体管更近一步

格罗宁根大学的物理学家设法通过磁铁改变了自旋波的流动，只使用了电流。这是构建自旋电子器件所需的自旋晶体管迈出的一大步。这些承诺比传统电子产品更节能。

自旋是电子的量子力学性质。简而言之，它使电子表现得像小磁罗盘针，可以指向上或下。这可以用于传输或存储信息，创建自旋电子设备，其承诺优于普通微电子学的若干优势。

在传统的计算机中，需要单独的设备用于数据存储(通常使用磁处理)和数据处理(电子晶体管)。自旋电子学可以将两者集成在一个设备中，因此不再需要在存储和处理单元之间移动信息。此外，与普通RAM存储器相比，旋转可以以非易失性方式存储，这意味着它们的存储不需要能量。所有这些意味着自旋电子学可以制造更快，更节能的计算机。

波

要实现这一点，必须采取许多步骤，并且必须获得许多基础知识。位于格罗宁根大学泽尼克先进材料研究所的纳米器件物理学组教授Bart van Wees处于该领域的最前沿。在他们的最新论文中，他们展示了一种基于磁子的自旋晶体管。磁子或自旋波是一种仅在磁性材料中出现的波。“你可以将巨像视为波浪，或者像电子一样的粒子，”范维斯小组的博士学生Ludo Cornelissen解释说，他是该论文的第一作者。

在他们的实验中，Cornelissen和Van Wees生产的磁性材料是磁性的，但也是电绝缘的。电子不能穿过磁铁，但是自旋波可以 - 就像体育场中的波浪一样，观众都会留在原地。Cornelissen使用一条铂金将磁铁注入由钇铁石榴石(YIG)制成的磁铁中。当电子电流通过条带时，电子通过与重原子的相互作用而被散射，这一过程称为自旋霍尔效应。散射取决于这些电子的自旋，因此旋转和旋转的电子是分开的。

旋转翻转

在铂和YIG的界面处，电子在不能进入磁体时反弹回来。'当发生这种情况时，他们的旋转会从上到下翻转，反之亦然。然而，这导致了YIG内部的平行旋转翻转，从而形成了一个木杆。磁铁穿过材料，可以用第二个铂条检测。

“我们前段时间通过磁铁描述了这种自旋运输。现在，我们采取了下一步措施：我们想要影响运输。这是使用注射器和检测器之间的第三个铂条完成的。通过施加正电流或负电流，可以在传导通道中注入额外的磁子或从其中注入漏极。'这使我们的设置类似于场效应晶体管。在这种晶体管中，栅电极的电场减少或增加了沟道中自由电子的数量，从而关闭或提升电流。

Cornelissen和他的同事表明，添加磁控管会增加自旋电流，而排出它们会导致显着减少。Cornelissen表示，虽然我们还无法完全关闭磁控管电流，但该设备确实可以充当晶体管。理论建模表明，减小器件的厚度可以增加磁控管的耗尽，足以完全停止磁控管电流。

超导

但另一个有趣的选择是，Cornelissen的主管Bart van Wees解释说：“在一个更薄的设备中，有可能将通道中的磁子数量增加到形成玻色 - 爱因斯坦凝聚物的水平。” 这是导致超导性的现象。它发生在室温下，与正常的超导性相反，后者仅在非常低的温度下发生。

该研究表明可以制造YIG自旋晶体管，从长远来看，这种材料甚至可以产生自旋超导体。该系统的优点在于，通过简单的直流电流实现自旋注入和自旋电流控制，使这些自旋电子设备与普通电子设备兼容。“我们的下一步是看看我们能否实现这一承诺”，Van Wees总结道。