科学家创造了一种全电子二维自旋晶体管

1、 格罗宁根大学的物理学家建造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化物(TMD)置于石墨烯上，诱导石墨烯中的电荷-自旋转换。实验观察结果发表在2019年9月11日出版的《纳米快报》杂志上。

2、 自旋电子学是创造低功率电子设备的一个有吸引力的替代方法。它不是基于充电电流，而是基于电子自旋电流。是自旋电子的量子力学性质，可以用来传递或存储信息的磁矩。

3、 异质

4、 石墨烯是碳的二维形式，是一种优秀的旋转转运体。然而，为了产生或操纵自旋，需要其电子和原子核之间的相互作用：自旋轨道耦合。这种相互作用是碳非常弱，因此很难在石墨烯中产生或操纵自旋流。然而，已经表明，当具有较重原子的单层材料(例如TMD)放置在顶部时，石墨烯中的自旋轨道耦合将增加，导致范德瓦尔斯异质结构。

5、 在由格罗宁根大学的巴特范维斯教授领导的南朗维斯物理小组中，学生塔列赫吉阿西博士和博士后研究员阿列克谢卡弗津创造了这样一个异质结构。利用金电极，它们可以通过石墨烯发送纯充电电流并产生自旋电流，这就是所谓的Rashba-Edelstein效应。这是由于与TMD单层的重原子(在这种情况下是二硫化钨)的相互作用。这种众所周知的效应是首次在石墨烯中观察到的，石墨烯与其他二维材料非常接近。

6、 对称

7、 “充电电流在石墨烯中产生自旋电流，这可以通过自旋选择性铁磁性钴电极来测量，”Ghiasi说。这种电荷-自旋转换使得用石墨烯构建全电子自旋电路成为可能。以前，自旋必须通过铁磁体注入。“我们还表明，自旋积累的效率可以通过施加电场来调节，”Ghiasi补充说。这意味着他们已经建立了一个自旋晶体管，其中自旋电流可以打开和关闭。

8、 拉什巴-埃德尔斯坦效应并不是产生自旋电流的唯一效应。研究表明，旋转霍尔效应具有相同的效果，但这些旋转的方向不同。“当我们施加磁场时，我们使自旋在磁场中旋转。在与磁场的相互作用中，这两种效应产生的自旋信号具有不同的对称性，这有助于我们解开系统中每种效应的贡献，”Ghiasi解释道。这也是首次在同一系统中观察到两种电荷-自旋转移机制。“这将有助于我们更好地理解这些异质结构中自旋轨道耦合的本质。”

9、 石墨烯旗舰

10、 除了本研究可以提供的基本见解外，构建全电二维自旋晶体管(不含铁磁体)对于自旋电子学应用具有重要意义，这也是欧盟石墨烯旗舰的目标。“这一点尤其正确，因为我们可以在室温下看到效果。自旋信号随着温度的升高而降低，但在环境条件下仍然存在。”

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！