物理学家保存自旋信息的时间比先前可能的长得多新闻前沿

2018-05-17

通过将自旋信息与外部世界的影响隔离在纳米级石墨烯器件中,物理学家已经找到了一种方法来保存自旋信息的时间比以前可能的时间长得多。 /

来自FOM基金会和格罗宁根大学的研究人员已经找到了比以前更长的时间来保存旋转信息的方法。他们将自旋信息从外部世界的影响中分离出来,纳米级石墨烯器件中,他们可以很容易地用电场来操纵信息。此功能使其设备成为未来计算机数据存储和基于旋转的逻辑设备的有吸引力的候选者。研究人员在2014年8月22日在“物理评论快报”上发表了他们的结果。

纳米级器件由一层石墨烯(一个原子厚的碳层)组成,通过堆叠的氮化硼绝缘层保护其不受环境影响。石墨烯内部的电子携带信息:它们各自具有自旋值(上或下),这取决于其自身的磁矩方向。自旋值可以视为计算机位,可用于传输或存储信息。

一个挑战是电子自旋通常会随着时间的推移而失去其价值(自旋弛豫时间),从而导致信息丢失。在石墨烯中,这通常需要大约0.2纳秒(一纳秒是十亿分之一秒)。然而,研究人员利用受保护的器件将石墨烯中的自旋弛豫时间增加到2纳秒以上。

电场迄今为止,物理学家只能通过使用磁场来改变石墨烯中自旋的值(并因此改变'位'的值)。研究人员使用两个栅电极,现在设法用电场来操纵装置中的自旋信息。由于电场在纳米级器件中更容易生成,这些结果为未来基于石墨烯的自旋电子器件铺平了道路。

自旋电子学在自旋电子学领域(代表自旋和电子学),自旋被用来传递信息而不是电荷。与基于电荷的设备相比,基于自旋的设备具有更低的功耗并且不易挥发。出于这个原因,自旋电子器件已被视为计算机组件的替代品,例如存储器技术,如M-RAM和STT-RAM。

出版物:M. H. D.Guimarães等人,“Controlling Spin Relaxation in Hexagonal BN-Encapsulated Graphene with a Transverse Electric Field”,Phys。 Rev. Lett。 2014年11月11日; DOI:10.1103 / PhysRevLett.113.086602

PDF研究副本:hBN封装石墨烯中自旋弛豫的横向电场控制

资料来源:物质基础研究基金会

图像:物质基础研究基础