IBM發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體電子自旋螺旋 - 絕對新科技！最熱前沿技術(shù)精彩賞析（圖文）

　　三、 IBM發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體電子自旋螺旋，將改變存儲技術(shù)現(xiàn)狀

　　位于蘇黎世（Zurich）的IBM研究中心（IBM Research）與瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）研究人員宣布，觀察到了半導(dǎo)體中的持續(xù)性電子自旋螺旋（persistent spin helix），此結(jié)果可能對未來信息的存儲與處理技術(shù)帶來沖擊。

　　IBM表示，該研究團隊觀察到了半導(dǎo)體內(nèi)同步移動了數(shù)十微米（micrometer）的電子自旋，而且這些電子同步移動的模式很類似跳華爾滋的一對舞者。此外研究人員也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)同步化的電子從半導(dǎo)體晶格通過，能將電子自旋協(xié)調(diào)的周期延長至30~1.1納秒（nanosecond）。這樣的結(jié)果意味著可利用電子自旋取代電荷做為資料儲存與處理的基礎(chǔ)，如此就可克服芯片體積縮小所帶來的極限。

　　蘇黎世IBM研究中心的納米系統(tǒng)研究團隊物理學(xué)家Gian Salis表示：“舉例來說，就算一開始所有的電子對都是由面朝北方的“女舞者”開始移動，過了一會兒之后，所有旋轉(zhuǎn)的電子對都會被導(dǎo)往不同的方向。我們現(xiàn)在能鎖定那些“舞者”旋轉(zhuǎn)的速度以及移動的方向，如此就能透過完美的“編舞”，讓某個特定區(qū)域的“女舞者”面朝同樣的方向。”

　　這種控制以及操縱、觀察電子自旋的能力，是未來開發(fā)以自旋為基礎(chǔ)、可利用電氣編程的晶體管之重要步驟。而鎖定電子自旋的概念早在2003年就被提出，自從那時候開始，有一些實驗也曾發(fā)現(xiàn)可進行該種鎖定的跡象，但迄今一直都沒有被直接觀察到。研究團隊是利用自旋軌道的交互作用來取得同步化，并以短雷射脈沖來監(jiān)測數(shù)千個電子自旋。

　　通常這類電子自旋的旋轉(zhuǎn)都是隨機的、而且方向性松散，科學(xué)家現(xiàn)在則能觀察到那些自旋是如何巧妙排列成一種規(guī)律的條紋狀（stripe-like）圖案，也就是所謂的持續(xù)性電子自旋螺旋。以上實驗是利用ETH所提供，經(jīng)過精密設(shè)計的超純凈砷化鎵 （gallium arsenide）來進行。

　　不過要想將自旋電子研究成果商業(yè)化，還有非常多障礙需要克服；其中一個就是自旋電子研究通常需要在低溫之下進行，好將電子自旋與周遭環(huán)境之間的交互作用降到最低。IBM研究人員的實驗就是在凱式溫度40度（Kelvin，攝氏零下233度）進行；這項實驗成果論文（Direct mapping of the formation of a persistent spin helix）發(fā)表在8月號Nature Physics期刊。