自旋电子学应用新发现，将为未来的自旋电子应用，开启新的磁性特性|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

新发现，将为未来的自旋电子应用，开启新的磁性特性

一项理论与实验合作的研究，发现了二维结构中的新磁性能，这对自旋电子学新兴领域研究具有令人兴奋的潜力。自旋电子器件除了使用传统电子器件的电荷外，还使用一种称为自旋的量子特性。因此，自旋电子学有望实现具有显著增强功能的超高速低能电子设备。rmit和新南威尔士大学的研究发现，在由数层新颖的二维材料组成，被称为vdW异质结构的器件中，存在着从未见过的磁性能。

最新结果表明，与传统的自旋电子学方法相比，vdW自旋电子学可以为器件提供更多的功能。进一步的研究可以产生具有重大工业应用价值的设备。二维(2-D)范德华(vdW)材料是新一代自旋电子器件的有效组成部分。

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当用非磁性vdW材料(如石墨烯和/或拓扑绝缘体)分层时，可以组装vdW异质结构，以提供其他无法实现的器件结构和功能。科学家们研究了二维Fe3GeTe2 (FGT)，在之前的一项研究中，发现这种金属在自旋电子器件中具有很好的铁磁性，在材料中发现了一种前所未见的巨磁电阻(GMR)模式。

不像传统，已知的两个GMR状态(即高阻和低阻)发生在薄膜异质结构中，研究人员还测量了反对称GMR与一个额外，不同的中间电阻状态。这表明vdW铁磁异质结构与类似结构表现出本质上不同的性质，这一令人惊讶的结果，与之前关于GMR的观点相反。这表明vdW异质结构具有不同的物理机制，具有改进磁信息存储的潜力。理论计算表明，这三种电阻水平是石墨/FGT界面自旋动量锁定诱导自旋极化电流的结果。

合著者FLEET博士Cheng Tan说：这项工作对二维材料、自旋电子学和磁学的研究具有重大意义。这意味着传统的隧穿磁阻器件、自旋轨道转矩器件和自旋晶体管可能会得到重新研究，利用类似vdW异质结构来揭示类似的惊人特性，其研究成果研究发表在《科学进展》上。该实验的详细电子输运测量是由CI教授王兰(RMIT)和副主任亚历克斯·汉密尔顿教授(UNSW)领导的研究人员合作完成，使用的是由王兰教授团队在RMIT制造的异质结构和设备。

自旋电子学的进展：用于高密度自旋电子存储器件的高效磁化方向控制

科学家们开发了一种高能效的策略，在室温下可逆地改变磁铁矿的 "自旋取向"或磁化方向。在过去的几十年里，传统的电子学在计算和信息技术方面已经迅速达到了它的技术极限，这就要求创新的设备超越单纯的电子电流操纵。

在这方面，自旋电子学，即研究利用电子的 "自旋"来执行功能的设备，是应用物理学中最热门的领域之一。但是，测量、改变以及一般来说，利用这一基本的量子特性进行工作并非易事。

目前的自旋电子器件--例如，磁隧道结--受到高功率消耗、低工作温度和材料选择方面的严重限制。为此，东京科学大学和日本国家材料科学研究所（NIMS）的一个科学家团队在ACS Nano上发表了一项研究，其中他们提出了一个令人惊讶的简单而有效的策略来操纵磁铁矿（Fe3O4）的磁化角，这是一种典型的铁磁性材料。

在施加外部电压后，锂离子流经还原-氧化晶体管并到达底部磁铁矿薄膜，改变其电荷载流子浓度并修改铁旋的方向。

该团队制造了一个全固态的还原-氧化（"氧化还原"）晶体管，其中包含氧化镁上的Fe3O4薄膜和掺有锆的硅酸锂电解质。锂离子在固体电解质中的插入使得在室温下实现磁化角的旋转成为可能，并大大改变了电子载流子密度。通过施加电压将固体电解质中的锂离子插入铁磁体，新开发的一种自旋电子装置可以以比自旋电流注入的磁化旋转中更低的功率消耗旋转磁化。这种磁化旋转是由电子注入铁磁体导致的自旋-轨道耦合的变化引起的。"