全球首款磁電晶體管研制成功

美國(guó)科學(xué)家在最新一期《先進(jìn)材料》雜志上撰文指出，他們研制出了全球首個(gè)磁電晶體管，不僅有望幫助滿足人們對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)器日益增長(zhǎng)的需求，將該領(lǐng)域的能耗降低5%，還可將存儲(chǔ)某些數(shù)據(jù)所需晶體管的數(shù)量減少多達(dá)75%，進(jìn)一步促進(jìn)設(shè)備的小型化。

最新研究負(fù)責(zé)人、內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校物理學(xué)家彼得·道本說(shuō)：“我們需要一種與硅晶體管工作方式不同的設(shè)備，從而縮小設(shè)備的尺寸并降低能耗。”

鑒于此，在最新研究中，科學(xué)家們沒有將常見的電子電荷作為其方法的基礎(chǔ)，而是轉(zhuǎn)向了電子另一種與磁性有關(guān)的屬性——自旋。自旋指向上或下，可像電荷一樣代表1或0。研究表明，流經(jīng)石墨烯的電子可以在相對(duì)較長(zhǎng)的距離內(nèi)保持其初始自旋方向，這一特性對(duì)于基于自旋電子學(xué)的晶體管極具潛力。但控制這些自旋的方向，并使用比傳統(tǒng)晶體管少得多的功率，是更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

為解決這一問(wèn)題，研究人員需要在石墨烯下放置合適的材料，經(jīng)過(guò)多年研究，他們找到了氧化鉻。氧化鉻是一種磁電材料，這意味著通過(guò)施加少量電壓，其表面原子的自旋可在向上和向下之間翻轉(zhuǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)指出，當(dāng)施加正電壓時(shí)，氧化鉻的自旋指向上，迫使石墨烯電流的自旋方向向左偏轉(zhuǎn)，并在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào)。相反，負(fù)電壓會(huì)使氧化鉻的自旋向下翻轉(zhuǎn)，石墨烯電流的自旋方向向右偏轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生一個(gè)明顯不同的信號(hào)。道本說(shuō)：“這有望以極低的能源成本提供極高的保真度。”