筑波大学 电子自旋共振样品管中二硫化钼晶体管的示意图
学分:筑波大学 筑波大学的科学家和高压物理研究所的科学家探测并绘制了电子自旋在由二硫化钼制成的工作晶体管中的运动
这项研究可能会导致更快的计算机利用电子的天然磁性，而不仅仅是它们的电荷
自旋电子学是凝聚态物理的一个新领域，它试图利用电子的固有磁矩(称为“自旋”)来进行计算
这将是对所有仅依靠电子电荷的现有电子器件的重大进步
然而，检测这些自旋是很困难的，并且有许多关于支持自旋极化电子传输的材料的未知
现在，由筑波大学材料科学部领导的一个国际研究小组已经成功地利用电子自旋共振来监测流经二硫化钼晶体管的不成对自旋的数量和位置
电子自旋共振使用与磁共振成像机器相同的物理原理来产生医学图像
自旋受到非常强的磁场的作用，这在自旋与磁场成一直线和反一直线的电子之间产生了能量差
匹配这个能隙的光子的吸收率可以被测量，以确定不成对电子自旋的存在
实验要求样品被冷却到绝对零度以上4度，并且在测量自旋时晶体管处于工作状态
“电子自旋共振信号是与漏极和栅极电流同时测量的，”相应的作者丸本莉子教授说
“理论计算进一步确定了自旋的起源，”合著者马日戈扎塔·维尔茨堡斯卡教授说
之所以使用二硫化钼，是因为它的原子自然形成了一种近乎平坦的二维结构
钼原子与上下的一层硫化物离子形成一个平面
研究小组发现，在一个名为n型掺杂的过程中，用额外的电子给系统充电对于创造自旋很重要
丸本莉子教授和维尔茨堡斯卡教授解释说:“与之前对其他2D材料的研究相反，n型掺杂使我们能够更好地控制电子自旋。”
科学家们相信，随着技术朝着未来消费产品的方向发展，二硫化钼将被证明是自旋电子器件的重要测试平台
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