自旋电子学[精彩]

自旋电子学[精彩]自旋电子学一、什么是自旋电子学, 自旋电子学是电子学的一个新兴领域，其英文名称为Spintronics，它是由Spin和Electronics两词合并创造出来的新名词。顾名思义，它是

自旋电子学[精彩] 自旋电子学 一、什么是自旋电子学, 自旋电子学是电子学的一个新兴领域，其英文名称为Spintronics，它是由 Spin和Electronics两词合并创造出来的新名词。顾名思义，它是利用电子的自 旋属性进行工作的电子学。早在19世纪末，英国科学家汤姆逊发现电子之后，人 们就知道电子有一个重要特性，就是每一个电子都携带一定的电量，即基本电荷 (e=1.60219x10-19库仑)。到20世纪20年代中期，量子力学诞生又告诉人们，电 子除携带电荷之外还有另一个重要属性，就是自旋。电子的自旋角动量有两个数 值，即?h/2。其中正负号分别表示“自旋朝上”和“自旋朝下”，h是量子物理中 经常要遇到的基本物理常数，称为普朗克常数。 通过对电子电荷和电子自旋性质的研究，最近在电子学和信息技术领域出现了 明显的进展。这个进展的重要标志之一就是诞生了自旋电子学。在传统的电子学 中，数据处理集成电路所用的是半导体中电子的电荷，但并不是说电子的自旋自由 度以前从没有用过，例如传统的数据存储介质，如磁盘，用的就是磁性材料中电子 的自旋。 事实上，半导体中有很多类型的自旋极化现象，如载流子的自旋，半导体材料 中引入的磁性原子的自旋和组成晶体的原子的核自旋等等。从某种意义上说，已有 的技术如以巨磁电阻(GMR)为基础的存储器和自旋阀都是自旋起作用的自旋电子学 最基本的应用。但是，其中自旋的作用是被动的，它们的工作由局域磁场来控制。 这里所指的自旋电子学则要走出被动自旋器件的范畴，成为基于自旋动力学的主动 控制的应用。因为自旋动力学的主动控制预计可以导致新的量子力学器件，如自旋 晶体管、自旋过滤器和调制器、新的存储器件、量子信息处理器和量子计算。从这