格罗宁根大学 顶部带有氮化硼(蓝色)的石墨烯(浅绿色)
用橙色表示的测量点
信用:EM照片奥马尔/UoG 对石墨烯中电子自旋相关过程的非线性的观察使得传输、操纵和检测自旋以及自旋到电荷的转换变得更加容易
它还允许模拟操作，如调幅和自旋放大
这使得自旋电子学达到了第一批晶体管问世后普通电子学的水平
格罗宁根大学物理学家的这些结果发表在12月17日的《物理评论应用》杂志上
自旋电子学是一种利用电子自旋(磁矩的值可以是“上”或“下”)来传输信号的电子学
二维碳材料石墨烯中的自旋输运性能优异；然而，对旋转的操控却不是
这需要添加铁磁体(用于自旋注入和探测)或具有高自旋轨道耦合的重原子材料，这允许操纵自旋
非线性的 格罗宁根大学的科学家们现在已经表明，使用二维氮化硼可以实现电子自旋特有的非线性效应
此前，他们已经表明，通过氮化硼双层注入电流，并对其施加小的DC偏置电流，会导致非常高的自旋极化，这意味着自旋向上和自旋向下电子的数量之间有很大的差异
他们现在已经表明极化的增加可以归因于影响电子自旋的非线性过程
非线性意味着两个自旋信号相乘，而不是相加(这是一种线性效应)
此外，在非线性范围内，自旋信号可以不用铁磁体来测量
此前，在典型的石墨烯自旋电子器件中，所有这些效应要么不存在，要么非常弱
这篇论文的第一作者、格罗宁根大学前博士后研究员悉达多·奥马尔说，这一切都是因为这种非线性效应，它与偏置电流成正比
两极分化甚至可以达到100%
因为它是非线性的，所以当施加这个电流时，在注入过程中，你付出的少，得到的多
' 神经形态的 在这项研究中，奥玛尔和他在格罗宁根大学泽尼克高级材料研究所纳米器件物理组的同事展示了非线性效应在基本模拟操作中的应用，例如纯自旋信号的幅度调制的基本要素
我们相信这可以用来在更大的距离上传输自旋
更大的自旋信号也使自旋-电荷转换更容易，这意味着我们不再需要铁磁体来探测它们
' 调制自旋信号的能力，而不仅仅是打开或关闭它，也使得构建自旋电子器件变得更加容易
奥马尔:“它们可以用于基于自旋的神经形态计算，这种计算使用的开关可以有一个值范围，而不仅仅是0或1。”
似乎还可以创建一个自旋电流放大器，它可以用小的偏置电压产生大的自旋电流
奥马尔说，它可能已经存在，但我们仍需证明
自旋电子学 所有这些效应都是在低温和室温下测量的，可用于先进自旋电子学领域的非线性电路元件等应用
自旋电子学在第一批晶体管问世后，现在处于普通电子学的阶段
奥马尔总结道:“我们现在可以制造真正的自旋电子器件了。”
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