高灵敏度量测途径为低功耗自旋电子铺路
2015-12-22 13:03:44   来源：微迷   评论：0   点击：

来自日本与法国的一支“自旋电子”跨国研究小组宣称，能够以一种较传统磁化测量更灵敏的方式，成功地探测到具有纯自旋流的磁场波动。

自旋电子是一种利用电荷与自旋原理的新式电子学。无电荷电流的纯自旋流是该领域的重要物理量之一，可望在下一代低功耗的电子产品扮演关建作用。

这种电子具有2个自由度或属性：电荷和自旋。随着近几年在微加工技术的发展，通过有效结合这两种属性，已经能够开发出超越以往电子学的元件了。这个领域的研究被称为“自旋电子学”（spintronics），一些较受瞩目的成就包括硬盘驱动器的磁头以及磁组随机存储器（MRAM）。2007年诺贝尔物理学奖就颁给了发现巨磁阻效应的2名学者，而这也是自旋电子的由来。

了解与自旋有关的传输特性是自旋电子的核心。纯自旋流是一种无电荷电流的自旋角动能电流，这种重要的物理特性除了将在下一代低功耗电子扮演重要作用，另一方面，纯自旋流中由于没有电荷电流，因此应该也能以一种灵敏的方式探测自旋特性，但目前的基础研究却未能善加利用这一特性。

由大阪大学（Osaka University）、东京大学（University of Tokyo）、日本原子力研究所（Japan Atomic Energy Agency）与理化学研究所（RIKEN），以及法国国家科学研究中心与巴黎第十一大学（Universite Paris-Sud）等日、法两国研究人员组成的跨国研究团队发现，通过纯自旋流可望探测磁场波动。为了深入探索这种磁场波动，研究人员们选择了自旋玻璃。这种自旋玻璃是一种典型的不稳定系统，其中少量带有磁矩的杂质随机分布在非磁性的主要金属中。在高温下，这种磁矩会发生高速波动现象。而当温度接近自旋玻璃的温度Tg时，波动速度减缓，而磁矩在Tg时冻结。在采用磁化测量的许多自旋玻璃系统中，这方面已经有了深入的研究。

而在新的研究中，研究人员将纯自旋电流注入自旋玻璃系统中（CuMnBi合金）。在温度超过Tg时可观察到这种不规则性。结果显示纯自旋流能以较传统磁化测量更灵敏的方式探测到波动的磁矩。在不久的将来，可望进一步开发出具有纯自旋流的磁传感器，从而取代超导量子干涉仪（SQUID）。