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硅基磁铁可增强自旋电子学

点击量:   时间:2019-02-07 05:12:03

作者:Celeste Biever已发现一系列具有磁性的硅基半导体,为与现有硅制造技术兼容的“自旋电子”计算机芯片铺平了道路自旋电子学是一个新兴领域,它利用了流过由某些材料制成的晶体管的电流不仅可以存储电荷而且可以存储磁矩的事实今天,计算机芯片将位存储为开启或关闭的电流但是科学家们希望将来晶体管中的电流也可以被磁极化为“向上”或“向下”,从而允许更多信息存储在同一空间中这些芯片将需要更少的功率,因为​​将电流从接通切换到关闭可以通过磁化中的低功率翻转来触发,而不是通过使用电压来阻止电流,这是当前技术的工作方式即使关闭电流,磁化材料也能保持其旋转,因此基于硅的磁性芯片可能是具有非易失性存储器的微处理器的基础它们无法从硬盘驱动器启动,但在打开时会提供对操作系统的即时访问 “打开电脑就像打开电视一样,”盖恩斯维尔佛罗里达大学的材料科学家Steve Pearton说到目前为止,尚未使用自旋电子晶体管来构建计算机芯片,因为它们由镓或铟基半导体制成,而不是硅这些与当今的芯片制造方法不兼容硅本身并不具有磁性,迄今为止用磁性金属掺杂它的努力已经破坏了它的晶体结构,大大降低了它的导电能力然而,一个国际科学家团队周日报道说,掺杂钴的硅和铁的混合物表现出必要的磁性,而不会破坏晶体结构秘诀是找到两种不同的金属,与硅结合形成相同形状和大小的晶体,保持整个结构的均匀 “对于自旋电子学有用,你必须提出与硅技术真正兼容的东西,”Pearton说 “英特尔拥有出色的产品,他们不会采用新的异国材料他们想要一些他们已经非常使用的东西“然而,仍然存在的一个问题是温度研究人员生产的钴掺杂的硅化铁仅显示出低于-220°C的磁性高于此温度,材料的磁畴响应微小的温度波动而不是电子的固有自旋,因此失去了磁性但要用于计算机芯片,由于大量电流通过它而加热,自旋电子晶体管必须具有远高于50°C的磁性科学家的下一个任务是研究同一家族中其他材料失去磁性的温度,希望找到一种高温硅磁体 “我们不是上下跳跃,说我们解决了这个问题这是原则的证明,“巴吞鲁日路易斯安那州立大学的John DiTusa和研究团队之一解释道他希望在未来10年内看到自旋电子计算机芯片期刊参考:Nature Materials(DOI: