总部位于曼彻斯特、荷兰、新加坡、西班牙、瑞士和美国的一个研究小组发表了一篇关于计算机设备开发领域的新评论,称之为自旋电子学,该领域可以将石墨烯用作下一代电子产品的构建基块。
近年来,石墨烯及相关二维材料中电子自旋输运的理论和实验研究进展及现象已成为研究和发展的热点。
自旋电子学是电子学和磁学的结合,在纳米尺度上,可能会产生下一代高速电子学。自旋电子学器件是一种超越摩尔定律的纳米电子学的可行替代品,与依赖电荷电流的传统电子学相比,它具有更高的能量效率和更低的损耗。原则上,我们可以让手机和平板电脑使用基于自旋的晶体管和存储器。
正如发表在APS杂志《现代物理学评论》上的那样,这篇评论主要关注异质结构及其涌现现象提供的新视角,包括近程自旋轨道效应、自旋与光的耦合、电可调谐性和二维磁性。
石墨烯和其他二维材料中的受控自旋输运在器件中的应用越来越有希望。特别令人感兴趣的是定制的异质结构,称为范德瓦尔斯异质结构,由精确控制顺序的二维材料堆组成。本文综述了石墨烯自旋电子学的这一发展领域,并概述了其实验和理论研究现状。
数以十亿计的自旋电子学设备,如传感器和存储器已经在生产中。每一个硬盘驱动器都有一个使用自旋流的磁传感器,而磁随机存取存储器(MRAM)芯片正变得越来越流行。
在过去的十年里,石墨烯自旋电子学领域取得了令人振奋的成果,发展到下一代的研究,扩展到新的二维(2-D)化合物。
自2004年独立以来,石墨烯为其他二维材料打开了大门。然后,研究人员可以利用这些材料来制造一堆称为异质结构的二维材料。这些材料可以与石墨烯结合,创造出新的“设计材料”,以产生最初仅限于科幻小说的应用。
自2004年提出拓扑绝缘体概念以来,具有非平凡拓扑电子和磁性的新型量子材料的识别和表征在世界范围内得到了广泛的研究。自旋电子学是这项研究的核心。由于它们的纯度、强度和简单性,二维材料是发现这些与量子物理、电子学和磁学有关的独特拓扑特征的最佳平台。”
总的来说,石墨烯和相关二维材料中的自旋电子学领域目前正朝着实用石墨烯自旋电子学器件的演示方向发展,例如用于空间通信、高速无线电链路、车载雷达和芯片间通信应用领域的耦合纳米振荡器。