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荷蘭科學家使電子自旋極化 有助新一代計算機研發

  計算機的發展離不開對電子帶有電荷這一性質的操控,而電子的另一性質自旋則長期未得到開發利用。荷蘭研究人員在新一期英國《自然》雜志上報告說,他們首次在室溫下在半導體硅材料中使電子自旋極化狀態得以實現,這將有助于研發新一代計算機。
  據介紹,根據自旋軸相對于周圍磁場的指向,電子自旋具有向上和向下兩個狀態,如果能在計算機中用這兩種狀態來代表0和1,那么將可開發出新一代基于電子自旋的計算機。但在此前的研究中,自旋極化狀態只有在零下100多攝氏度的低溫下才能在計算機常用的半導體硅材料中持續存在。
  荷蘭特文特大學的研究人員報告說,他們在實驗中發現,只要在半導體硅片和磁性材料之間插入厚度不到1納米的氧化鋁薄膜,再施加一個電場,那么自旋極化的電子就會從磁性材料向硅片移動,氧化鋁薄膜會起到過濾器的作用,只有某個特定自旋狀態的電子能夠通過,從而在室溫下使有序的電子自旋極化狀態體現在硅片中。
  荷蘭研究者說,當前計算機中的電子元件越來越小,對電荷的控制越來越復雜,在這種情況下操控電荷對能量的需求也越來越高,這已經成為計算機進一步發展的一個瓶頸。而操控電子自旋所需的能量相對要小得多,基于電子自旋的計算機將可以繞過這個瓶頸,有望促使計算機技術繼續高速發展。

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