浙江大学物理学系研究员郑毅课题组、教授许祝安及中南大学物理学系教授夏庆林等首次在黑砷二维电子态中发现了外电场连续、可逆调控的强自旋轨道耦合效应，实现了对自旋的高速精准控制。同时，在全新的自旋—能谷耦合的Rashba物理现象中，他们发现了新奇的量子霍尔态。相关成果5月6日刊发于《自然》。
自旋是电子作为一种基本粒子携带的一个基本物理量。然而，自旋具有不稳定性，就像是一个向前行进的不停旋转的陀螺，受到外力作用(散射)就会反转旋转的方向。“要实现自旋驱动的电子器件，就必须先有效操控自旋的取向，进而用自旋阀门来控制电子的通过。”郑毅介绍说，“重元素二维材料体系使得电子自旋的高速精准控制成为可能。电子在晶体周期性势场中的轨道运动会受到重原子强烈的吸引，在对称性破缺的情况下产生自旋和运动方向的严格锁定关系，即自旋轨道耦合效应。”
在对薄层黑砷微纳器件的研究中，郑毅团队发现，加入外电场时，黑砷二维电子态系统的自旋轨道耦合效应可连续、可逆地打开和关闭。这也为后续自旋器件的开发找到了一个控制电子通行的高速开关，如将元器件设置两个同向的铁磁电极，在无栅压情况下，注入的电子高速通过黑砷沟道并保持自旋取向不变;施加外电场后，沟道内的电子在自旋轨道耦合作用下发生自旋旋转而被导出电极所阻挡，实现自旋电子开关的功能。
与基于电容效应的硅基晶体管相比，上述自旋开关具有切换速度快、发热量少的特点。“未来，科研人员可以利用自旋轨道耦合实现高效的自旋调控，开发自旋场效应晶体管等电子元器件。”谈及应用前景，郑毅如是说。
在对黑砷二维电子态体系的量子输运研究中，课题组还发现，黑砷体系的自旋轨道耦合呈现独特的粒子—空穴不对称性，当引入空穴时，会出现奇特的自旋—能谷耦合的Rashba新物理现象，并在强磁场下出现反常的量子化行为。(记者 崔雪芹)
标签: 新奇的量子霍尔态最近更新
- 最新：宁夏首条高铁5G网络全线开通2023-01-09
- 5项数字化转型国家标准正式立项2023-01-09
- 漯河联通“六抓六促”推广党建负责人工作法2023-01-09
- 【速看料】泰安移动开展“四个一”抓实抓牢节前廉洁教育2023-01-09
- 我国大数据产业规模达1.3万亿元复合增长率超30%2023-01-09
- 宿州移动警企联动“重拳打猫”再添战果2023-01-09
- 焦点热议:中国联通故障中心平台及网络智能运维机器人系统获“优秀级”认证2023-01-09
- 浙江联通实现省内重点城市“一市一池”全覆盖|焦点快看2023-01-09
- 苹果服软！iPhone 15曝光：全系标配USB-C、灵动岛 Pro版还有钛合金2023-01-09
- 每日观察!未来要取代iPhone！苹果AR/VR头戴设备将春季发布：原型机已发放2023-01-09
- 快看：“天灾加人祸”，特斯拉的好日子到头了？2023-01-09
- 【全球热闻】支付宝2023年“集五福”来了 网友：两块钱的大项目2023-01-09
- 全球今头条！马斯克承诺成空谈！推特被裁员工仅获1个月工资补偿2023-01-09
- 微软Xbox老大斯宾塞盛赞索尼：无障碍手柄是对PS生态很好的补充2023-01-09
- 每日资讯：暴雪网易复合几乎不可能：不会降低标准 正和新代理谈的火热2023-01-09
- 苹果砍单“链条”受过 “果链”上市公司另寻出路2023-01-09
- 天天热资讯！紫辉创投郑刚再呛罗永浩：多次退出锤子科技股东群，用新公司股权要挟投资人放弃基本权利2023-01-07
- 投资人炮轰罗永浩“势利眼”，曾参与锤子科技两轮融资，称其是中国乔布斯|全球通讯2023-01-07
- 天天观点：罗永浩发文回应投资人郑刚2023-01-07
- 罗永浩回应郑刚炮轰：锤子每年都开股东会，新公司已给老股东股权补偿2023-01-07
- 蚂蚁集团股东上层结构调整、马云不再为实控人，继续强化与阿里的隔离_全球新要闻2023-01-07
- 二叠纪大灭绝期间紫外线辐射增加？化石花粉粒中“防晒霜”添证据|全球快资讯2023-01-07
- 湖北西部秭归盆地首次发现侏罗纪中期恐龙足迹化石-环球讯息2023-01-07
- 观察：蚂蚁集团大动作！马云退出实控人位置，股东投票权进一步分散，拟引入第五名独董2023-01-07
- 罗永浩回应投资人“炮轰”：郑刚对我的评论毫无事实基础-环球快报2023-01-07
- 网传马云现身曼谷：吃路边摊看泰拳比赛 还上阵打了一通2023-01-07
- 投资人郑刚炮轰罗永浩 全球快看2023-01-07
- 全球实时：蚂蚁强化与阿里隔离 马云股份表决权变了2023-01-07
- 刚刚，蚂蚁集团发布重要公告！_环球快播2023-01-07
- 锤子手机投资人、紫辉创投创始人郑刚深夜炮轰罗永浩：不懂感恩2023-01-07