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材料科学与工程参考?？?|| 用于自旋电子学的III-V族和IV族铁磁半导体

DOI：10.1016/B978-0-12-803581-8.10451-5 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 从晶体管首次问世以来，固态电子电路的迅猛发展令人瞩目。半导体（SC）加工技术的创新，助力维持了开发更小型、高性能电子设备的步伐。多数电子设备的运行依赖于控制电荷流动的能力。然而，当电子设备缩小至10纳米甚至更小尺度时，两大问题随之显现：首先，多种波动使得控制电子电荷流动变得困难。例如，当场效应晶体管（FETs）的沟道长度达到几纳米时，电子传输已无法用传统扩散方程描述。在纳米级器件中，掺杂原子位置的微小波动都会显著影响电子运动，导致输出电流难以预测和控制，进而造成器件参数的大幅波动。其次是由漏电流引发的巨大空闲能耗问题——当沟道长度进入亚10纳米范畴时，量子隧穿效应会导致漏电流产生。随着器件尺寸进一步缩小，更多高速运行的器件被集成，空闲能耗也随之攀升。为攻克这些难题，学界正积极探索多种新兴技术。其中颇具前景的"自旋电子学"技术，或将为电子学领域提供解决方案或全新框架。
作者： Pham Nam Hai
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究基于III-V族和IV族铁磁半导体在自旋电子学应用中的发展与特性，重点关注锰掺杂和铁掺杂材料，包括其晶体生长、电学与磁学性质以及在自旋电子器件中的应用。

研究成果

研究表明，在开发用于自旋电子学的III-V族和IV族铁磁半导体方面取得了显著进展，其中掺铁材料在室温应用方面展现出潜力。通过电场调控和波函数工程控制铁磁性的能力，为低功耗、高速自旋电子器件开辟了新途径。然而，要充分理解和优化这些材料，仍需进一步的理论和实验研究。

研究不足

该研究的局限性在于锰掺杂铁磁半导体居里温度较低、实现高浓度铁掺杂而不发生相分离存在困难，以及量子阱结构中载流子浓度和波函数调控的复杂性。此外，这些材料铁磁性的理论认知仍在发展完善中。

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