石墨烯在室溫下實(shí)現(xiàn)自旋過(guò)濾

　　據(jù)美國(guó)《IEEE光譜》雜志12月28日?qǐng)?bào)道，美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家將一層石墨烯置于鎳層和鐵層之間，制造出了首個(gè)能在室溫下過(guò)濾自旋的薄膜結(jié)點(diǎn)設(shè)備，最新研究將有助于下一代磁隨機(jī)存儲(chǔ)器(MRAM)的研制。

　　電子具有兩個(gè)重要的屬性：電荷和自旋，現(xiàn)代微電子技術(shù)只利用了電子的電荷屬性;而在新興的自旋電子學(xué)中，自旋取代電荷作為信息儲(chǔ)存和傳輸?shù)妮d體。自旋過(guò)濾能得到高度自旋極化的載荷子。在磁隨機(jī)存儲(chǔ)器中，自旋極化脈沖讓磁位在“0”和“1”之間切換，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸。

　　起初，石墨烯并沒(méi)有應(yīng)用于該領(lǐng)域，因?yàn)楫?dāng)它平放時(shí)，電子的自旋不受影響且方向隨機(jī)。但很多研究結(jié)果表明，石墨烯有望在自旋電子學(xué)領(lǐng)域“大展身手”。此次研究制造出的最新設(shè)備就是一個(gè)例證。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，新設(shè)備就像一種過(guò)濾器，僅讓擁有某種自旋的電子通過(guò);而阻止擁有其他自旋的電子，確保電子的上、下極化彼此區(qū)別開(kāi)來(lái)，制造出數(shù)字邏輯“0”和“1”。

　　研究發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《納米》雜志上，科學(xué)家們正在研究疊層石墨烯薄膜的導(dǎo)電性以及它們與其他材料之間的相互作用。為此，他們想出了一種新方法，在一塊光滑的晶體鎳合金薄膜上，直接“種植”大塊的多層石墨烯薄層，這一過(guò)程設(shè)法保住了鎳合金薄膜的磁性，使他們能將鎳薄膜變成結(jié)點(diǎn)陣列。

　　研究人員解釋稱，新架構(gòu)中的自旋過(guò)濾現(xiàn)象是石墨烯的量子力學(xué)屬性同晶體鎳薄膜的量子力學(xué)屬性相互作用的結(jié)果，當(dāng)鎳層與石墨烯層對(duì)齊時(shí)，僅擁有特定自旋的電子能從一種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到其他物質(zhì)。

　　該研究主要負(fù)責(zé)人、海軍研究實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)和技術(shù)分部的恩里克·寇巴斯說(shuō)：“自旋過(guò)濾效應(yīng)已被理論預(yù)測(cè)，以前僅在處于低溫的高電阻結(jié)構(gòu)內(nèi)看到，新結(jié)果表明，這一效應(yīng)也能在室溫低電阻設(shè)備內(nèi)工作。”