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介绍量子材料中自旋电流在新型电子设备应用潜力

网站编辑:www.mmepowell.com │ 发表时间:2017-12-13 

介绍量子材料中自旋电流在新型电子设备应用潜力
量子材料中自旋电流到底展现出什么样的潜力呢?从相关的研究人员来说它是通过电流不断的获得能量的一个方式。
一种可测量流经量子材料表面的电子的神秘特性和磁性,可以为下一代电子学开辟一条新的研究道路。

在电子设备中,其核心,硅基半导体是依赖于控制电子供电的受控电流的。这些半导体只能获得电子的能量,但电子不仅仅是携带电荷。它们也有称为自旋的内在角动量,这是量子材料的一个特性,虽然难以捉摸,但研究人员正在尝试操作其特性,来增强电子器件性能。

电子设备继续迅速发展,需要更多的带能供给到更小的部件中。这就促使人们需要更便宜、更节能的替代充电式电子设备。一个拓扑绝缘体可沿着它的表面携带电流,而在更大体积的材料中,它可以作为绝缘体。电子穿过物质表面表现出均匀的自旋方向,不像半导体中电子存在不同方向上旋转一样。

橡树岭我国实验室领导的团队成功地检测和测量了电子的电压产生,发现其表现出的奇特的粒子行为,称为自旋流,并穿过一个量子材料的表面。
为了发现并更好地理解这种奇特的粒子行为,研究小组需要一种对运动电子自旋敏感的方法。新的显微镜方法在Bi2Te2Se单晶材料中测试,材料含铋、碲、硒元素。它测量了材料表面产生的电压,因为电子在特定点之间移动,同时感应到每个电子自旋的电压。

这种新方法建立在一个四探针扫描隧道显微镜上,它可以通过添加一个额外成分来观察电子在材料表面的自旋行为,用四个可移动的探针来确定材料的原子活度。这种方法不仅包括自旋灵敏度测量。它还将电流限制在表面的一个小区域,这有助于防止电子从表面逸出,从而提供高分辨率的结果。

量子材料中自旋电流展示出让人想不到的结果,这显示在科学发展中高出了一个阶梯。
 

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