科學家利用石墨烯（灰色）和氧化鉻（藍色）兩種材料制造出一種新型晶體管。紅色和綠色箭頭表示自旋方向，可以代表1或0。圖片來源：物理學家組織網
科技日報記者 劉霞
美國科學家在最新一期《先進材料》雜志上撰文指出，他們研制出了全球首個磁電晶體管，不僅有望幫助滿足人們對數字存儲器日益增長的需求，將該領域的能耗降低5%，還可將存儲某些數據所需晶體管的數量減少多達75%，進一步促進設備的小型化。
最新研究負責人、內布拉斯加大學林肯分校物理學家彼得·道本說：“我們需要一種與硅晶體管工作方式不同的設備，從而縮小設備的尺寸并降低能耗?！?/p>
鑒于此，在最新研究中，科學家們沒有將常見的電子電荷作為其方法的基礎，而是轉向了電子另一種與磁性有關的屬性——自旋。自旋指向上或下，可像電荷一樣代表1或0。研究表明，流經石墨烯的電子可以在相對較長的距離內保持其初始自旋方向，這一特性對于基于自旋電子學的晶體管極具潛力。但控制這些自旋的方向，并使用比傳統晶體管少得多的功率，是更具挑戰性的任務。
為解決這一問題，研究人員需要在石墨烯下放置合適的材料，經過多年研究，他們找到了氧化鉻。氧化鉻是一種磁電材料，這意味著通過施加少量電壓，其表面原子的自旋可在向上和向下之間翻轉。
研究團隊指出，當施加正電壓時，氧化鉻的自旋指向上，迫使石墨烯電流的自旋方向向左偏轉，并在這個過程中產生可檢測的信號。相反，負電壓會使氧化鉻的自旋向下翻轉，石墨烯電流的自旋方向向右偏轉，并產生一個明顯不同的信號。道本說：“這有望以極低的能源成本提供極高的保真度?！?/p>
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