浙江大學(xué)物理學(xué)系研究員鄭毅課題組、教授許祝安及中南大學(xué)物理學(xué)系教授夏慶林等首次在黑砷二維電子態(tài)中發(fā)現(xiàn)了外電場(chǎng)連續(xù)、可逆調(diào)控的強(qiáng)自旋軌道耦合效應(yīng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)自旋的高速精準(zhǔn)控制。同時(shí),在全新的自旋—能谷耦合的Rashba物理現(xiàn)象中,他們發(fā)現(xiàn)了新奇的量子霍爾態(tài)。相關(guān)成果5月6日刊發(fā)于《自然》。
自旋是電子作為一種基本粒子攜帶的一個(gè)基本物理量。然而,自旋具有不穩(wěn)定性,就像是一個(gè)向前行進(jìn)的不停旋轉(zhuǎn)的陀螺,受到外力作用(散射)就會(huì)反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的方向。“要實(shí)現(xiàn)自旋驅(qū)動(dòng)的電子器件,就必須先有效操控自旋的取向,進(jìn)而用自旋閥門來(lái)控制電子的通過(guò)。”鄭毅介紹說(shuō),“重元素二維材料體系使得電子自旋的高速精準(zhǔn)控制成為可能。電子在晶體周期性勢(shì)場(chǎng)中的軌道運(yùn)動(dòng)會(huì)受到重原子強(qiáng)烈的吸引,在對(duì)稱性破缺的情況下產(chǎn)生自旋和運(yùn)動(dòng)方向的嚴(yán)格鎖定關(guān)系,即自旋軌道耦合效應(yīng)。”
在對(duì)薄層黑砷微納器件的研究中,鄭毅團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),加入外電場(chǎng)時(shí),黑砷二維電子態(tài)系統(tǒng)的自旋軌道耦合效應(yīng)可連續(xù)、可逆地打開(kāi)和關(guān)閉。這也為后續(xù)自旋器件的開(kāi)發(fā)找到了一個(gè)控制電子通行的高速開(kāi)關(guān),如將元器件設(shè)置兩個(gè)同向的鐵磁電極,在無(wú)柵壓情況下,注入的電子高速通過(guò)黑砷溝道并保持自旋取向不變;施加外電場(chǎng)后,溝道內(nèi)的電子在自旋軌道耦合作用下發(fā)生自旋旋轉(zhuǎn)而被導(dǎo)出電極所阻擋,實(shí)現(xiàn)自旋電子開(kāi)關(guān)的功能。
與基于電容效應(yīng)的硅基晶體管相比,上述自旋開(kāi)關(guān)具有切換速度快、發(fā)熱量少的特點(diǎn)。“未來(lái),科研人員可以利用自旋軌道耦合實(shí)現(xiàn)高效的自旋調(diào)控,開(kāi)發(fā)自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管等電子元器件。”談及應(yīng)用前景,鄭毅如是說(shuō)。
在對(duì)黑砷二維電子態(tài)體系的量子輸運(yùn)研究中,課題組還發(fā)現(xiàn),黑砷體系的自旋軌道耦合呈現(xiàn)獨(dú)特的粒子—空穴不對(duì)稱性,當(dāng)引入空穴時(shí),會(huì)出現(xiàn)奇特的自旋—能谷耦合的Rashba新物理現(xiàn)象,并在強(qiáng)磁場(chǎng)下出現(xiàn)反常的量子化行為。(記者崔雪芹)
凡本網(wǎng)注明“XXX(非中國(guó)微山網(wǎng))提供”的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和其真實(shí)性負(fù)責(zé)。
大眾網(wǎng)·海報(bào)新聞?dòng)浾邚埛€(wěn)呂樂(lè)田陽(yáng)孫震泰安報(bào)道時(shí)值深秋,泰安市邱家店鎮(zhèn)姚家坡村迎來(lái)了一年中最忙碌的時(shí)節(jié)——作為全國(guó)最大的“秋褲村”,每
2022-10-29 18:34
在中國(guó),每12秒有1人發(fā)生卒中,每21秒有1人死于卒中,腦血管病已成為中國(guó)居民第一位的死亡原因,早期預(yù)防顯得尤為重要。每年10月29日是“世界
2022-10-29 18:39
10月28日上午,全國(guó)首個(gè)航運(yùn)企業(yè)集成化審批服務(wù)平臺(tái)在青島自貿(mào)片區(qū)啟動(dòng)。該平臺(tái)運(yùn)用數(shù)據(jù)中臺(tái)、AI人工智能、電子簽名等技術(shù),將涉及水路運(yùn)輸、
2022-10-29 18:37
海報(bào)評(píng)論員朱延魯10月28日,山東公布了2022年前三季度全省經(jīng)濟(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)。根據(jù)地區(qū)生產(chǎn)總值統(tǒng)一核算結(jié)果,前三季度,全省生產(chǎn)總值為64409億元,
2022-10-29 18:31
作為正規(guī)醫(yī)院,南昌豐益肛腸醫(yī)院在改善就醫(yī)環(huán)境、降低就醫(yī)費(fèi)用、優(yōu)化就醫(yī)流程方面下功夫;實(shí)行的無(wú)假日醫(yī)院制度,為上班族看病提供便利;通過(guò)
2022-10-29 17:53
10月28日,山東發(fā)布了前三季度的全省經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況。前三季度全省生產(chǎn)總值64409億元,同比增長(zhǎng)4 0%。跑贏3 0%的全國(guó)大盤,經(jīng)濟(jì)大省山東交出了一
2022-10-29 15:41
大眾網(wǎng)·海報(bào)新聞?dòng)浾呓鈴?qiáng)民通訊員姜雁群濟(jì)南報(bào)道10月28日,濟(jì)南軌道交通3號(hào)線二期設(shè)備工程開(kāi)工活動(dòng)在稻香站舉行,標(biāo)志著濟(jì)南軌道交通3號(hào)線二
2022-10-29 15:32
大眾網(wǎng)·海報(bào)新聞?dòng)浾吡忽?jì)南報(bào)道11月9日至10日,2022全國(guó)中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型大會(huì)將于山東國(guó)際會(huì)展中心舉行。本次大會(huì)主題為“創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展數(shù)
2022-10-29 15:36
大眾網(wǎng)·海報(bào)新聞?dòng)浾邔O杰濟(jì)南報(bào)道10月28日,由中國(guó)聯(lián)合國(guó)協(xié)會(huì)主辦、外交部國(guó)際司支持、山東大學(xué)承辦的第十八屆中國(guó)模擬聯(lián)合國(guó)大會(huì)開(kāi)幕。此次
2022-10-29 15:42
測(cè)評(píng)每天護(hù)膚一小步變美就更進(jìn)一步啦,因?yàn)閷?duì)于好肌膚,我們不管是化妝還是素顏都會(huì)顯得好看,今天想和大家分享一下本人親自測(cè)評(píng)護(hù)膚品--鄭
2022-10-29 14:12