美國加州大學(xué)物理學(xué)家近日在實驗室中的一次偶然發(fā)現(xiàn)，也許將改變計算機信息傳送和存儲的方式。這一發(fā)現(xiàn)將會極大助力于半導(dǎo)體自旋電子技術(shù)的發(fā)展，推動新型超高速計算機的產(chǎn)生。研究結(jié)果發(fā)表于最近一期《物理評論快報》上。
 
　　運算與數(shù)據(jù)存儲是半導(dǎo)體與磁性物質(zhì)迄今為止最重要的應(yīng)用之一，兩者構(gòu)成了人們最為熟知的計算機。自旋電子可跨越半導(dǎo)體和磁性兩個領(lǐng)域，而對不同自旋方向的電子及其輸運性質(zhì)的研究，會促進(jìn)設(shè)計和開發(fā)新型電子器件，這正是自旋電子學(xué)科的主要任務(wù)。
 
　　此次意外的收獲建立在鐵磁/半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之上。該結(jié)構(gòu)又被稱為“磁隧道結(jié)”，其外觀酷似一個三明治，在鐵磁體與半導(dǎo)體之間有一個很薄的氧化鎂絕緣層。這一結(jié)構(gòu)中兩種自旋方向的電子都可以自半導(dǎo)體穿過氧化鎂界面，最后到達(dá)磁鐵。
 
　　實驗中發(fā)現(xiàn)，簡單修改氧化鎂界面的厚度，便可控制自旋電子穿過的類型。其中當(dāng)氧化鎂界面薄于2個原子層時，自旋向下的電子隧穿至鐵磁體，同時自旋向上的電子射回留在半導(dǎo)體內(nèi)；當(dāng)界面厚于6個原子層時，則無論自旋向上還是向下的電子都射回；而當(dāng)其處于中間值，即厚度范圍在2至6個原子層之間時，屆面選擇性完全改變，向上自旋電子通過而向下自旋電子射回到半導(dǎo)體，導(dǎo)致自旋逆轉(zhuǎn)效應(yīng)。以上結(jié)果認(rèn)證了氧化鎂界面厚度具有的決定性作用。
 
　　專家表示這項結(jié)果有其背后的深遠(yuǎn)意義：自旋狀態(tài)屬一種“能量獨立”的狀態(tài)，在理論上可確保即使在斷開電源時也具有保存數(shù)據(jù)的能力，同時能大大降低電子器件的耗電量。而利用自旋處理信息將會改變計算機傳送和儲存信息的方式，為計算機領(lǐng)域帶來巨大突破。