林克平大学 在光自旋电子纳米结构中，在室温下，通过邻近的砷化镓氮层的远程缺陷使能自旋过滤，在量子点中实现了大于90%的电子自旋极化度
当这样的自旋极化电子重组时，它会发出手性光
电子的自旋状态决定了光的电磁场将围绕传播方向顺时针还是逆时针旋转
信用:黄玉清 将来有可能使用信息技术，在量子计算机中用电子自旋来存储、处理和传递信息
科学家的长期目标是能够在室温下使用基于自旋的量子信息技术
来自瑞典、芬兰和日本的一组研究人员现在已经制造出一种半导体元件，在室温或更高的温度下，电子自旋和光之间可以有效地交换信息
发表在《自然光子学》上的一篇文章描述了这种新方法
众所周知，电子带负电荷；他们还有另一个特性叫做自旋
这可能有助于信息技术的发展
简单地说，我们可以想象电子绕着自己的轴旋转，就像地球绕着自己的轴旋转一样
自旋电子学——未来信息技术的一个有前途的候选者——利用电子的量子特性来存储、处理和传输信息
这带来了重要的好处，例如比传统电子产品更高的速度和更低的能耗
近几十年来，自旋电子学的发展是以金属的使用为基础的，这对于存储大量数据的可能性非常重要
然而，使用基于半导体的自旋电子学有几个优点，就像半导体构成今天电子学和光子学的主干一样
“基于半导体的自旋电子学的一个重要优点是可以将自旋状态表示的信息转换成光，反之亦然
这项技术被称为光自旋电子学
领导这个项目的瑞典林克平大学的陈为民教授说:“这将使基于自旋的信息处理和存储与通过光的信息传递相结合成为可能。”
光电自旋纳米结构中的量子点由砷化铟制成
每个量子点大约比人类头发的厚度小10000倍
信用:黄玉清 由于今天使用的电子器件在室温和室温以上工作，自旋电子学发展中的一个严重问题是，当温度升高时，电子倾向于转换和随机化它们的自旋方向
这意味着由电子自旋状态编码的信息丢失或变得模糊
因此，对于基于半导体的自旋电子学的发展来说，一个必要的条件是，我们可以将所有电子基本上定向到相同的自旋状态并保持它，换句话说，它们在室温和更高的温度下是自旋极化的
先前的研究已经在室温下实现了大约60%的最高电子自旋极化，这对于大规模的实际应用是站不住脚的
林科平大学、坦佩雷大学和北海道大学的研究人员现在已经在室温下实现了超过90%的电子自旋极化
自旋极化保持在甚至高达110℃的高水平
《自然光子学》中描述的这项技术进步是基于研究人员用不同的半导体材料层构建的光自旋电子纳米结构
它包含称为量子点的纳米级区域
每个量子点大约比人类头发的厚度小10000倍
当一个自旋极化的电子撞击到一个量子点上时，它会发光——更准确地说，它会发射一个状态(角动量)由电子自旋决定的单光子
因此，量子点被认为具有作为电子自旋和光之间传递信息的界面的巨大潜力，这在自旋电子学、光子学和量子计算中将是必要的
在新发表的研究中，科学家们表明，在室温下，使用相邻的自旋过滤器远程控制量子点的电子自旋是可能的
量子点由砷化铟制成，一层砷化镓氮起到了自旋过滤器的作用
一层砷化镓(GaAs)夹在它们之间
基于砷化镓的光电技术中已经使用了类似的结构，研究人员认为这可以使自旋电子学与现有的电子和光子元件的集成更加容易
“我们非常高兴，我们为提高制造高度可控的含氮半导体所需的专业知识所做的长期努力正在定义自旋电子学的一个新领域
到目前为止，在将这种材料用于光电器件方面，我们已经取得了很大的成功，最近的成功是在高效太阳能电池和激光二极管方面
芬兰坦佩雷大学的研究团队负责人米尔恰·古伊纳教授说:“现在我们期待着继续这项工作，利用基于光和基于自旋的量子技术的共同平台，将光子学和自旋电子学结合起来。”
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