科学家成功研制出传导单自旋电子的半金属材料
发布时间：2025-07-22 16:37:05 阅读数： 218
两个原子厚的铁和钯层（左图，黄色/红色）：自旋分辨动量显微镜实验表明，只有具有特定自旋方向（红色/蓝色表示）的电子才能在所谓的费米面上找到，因此它们对电荷传输有积极贡献。
德国于利希研究中心的研究人员成功研制出世界上首个经实验验证的二维半金属——一种仅利用一种自旋类型（“自旋向上”或“自旋向下”）的电子进行导电的材料。他们的研究成果现已作为《物理评论快报》的编辑推荐发表，标志着在寻求超越传统电子技术的节能自旋电子学材料方面迈出了重要的一步。
半金属是自旋电子学的关键：与传统导体不同，半金属仅允许一种自旋方向通过。这使得它们成为自旋电子学的理想候选材料。自旋电子学是下一代信息技术，利用电子的电荷和自旋进行数据存储和处理。而传统电子学则仅利用电荷。
然而，所有已知的半金属都只能在超低温下工作，并且在表面会失去其特殊性质，从而限制了它们的应用。直到最近，于利希研究中心的团队在钯晶体上设计出了一种二维半金属，即由铁和钯组成的超薄合金，厚度仅为两个原子。他们利用一种名为自旋分辨动量显微镜的先进成像技术，发现该合金仅允许一种自旋类型进行传导，从而证实了人们长期寻求的二维半金属性。
稳健且可调
“值得注意的是，这种材料不需要完美的晶体结构，这对于实际制造来说是一个很大的优势。其特殊的电子特性可以通过调整铁含量进行微调，”彼得·格伦伯格研究所 (PGI-6) Christian Tusche 博士课题组的博士生 Xin Liang Tan 解释道。
这一发现也推翻了长期以来的假设，即自旋轨道耦合（电子自旋与其运动之间的相互作用）会阻碍半金属性的形成?！跋喾?，当自旋轨道耦合与铁原子的磁交换达到精确平衡时，正如我们所展示的，它有助于实现这种效应?！庇诶Ｑ芯恐行亩魉固亍ぢ乘箍?a class="link-system" href="/product/6915924891131273216.html" title="电子显微镜" target="_blank">电子显微镜和光谱中心（ER-C-1）的陈英俊博士补充道。
通往下一代设备的途径
这种新材料可以作为自旋滤波器和自旋轨道扭矩系统等自旋电子元件的基础，这些元件对于存储芯片中的磁态切换至关重要。由于该合金在室温下仍保持有效，并且与薄膜技术能够很好地集成，因此为实际应用提供了一条充满希望的途径。
此外，该材料还表现出一种罕见的特征：其自旋极化与磁化方向相反，这种现象可能会开启纳米级磁性器件的新功能。
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IPFPC1303
型号：IPFPC1303
厂家：InPhenix
概述：Inphenix的iPFPC1303是一款激光二极管，波长为1290至1330 nm，输出功率为10 MW，输出功率为0.01 W，工作电压为1.1至1.6 V，工作电流为0.035 A.
