自旋電子學(xué)是一個研究電子自旋的物理學(xué)領(lǐng)域，電子是許多基本粒子所具有的固有磁性類型。自旋電子學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)產(chǎn)生了“自旋電子器件”的技術(shù)概念，這些概念將依賴于電子旋轉(zhuǎn)，而不是傳統(tǒng)電子設(shè)備所使用的電荷。

為了構(gòu)建可編程自旋電子器件，我們首先需要能夠在某些材料中操縱自旋。到目前為止，這已經(jīng)通過磁場完成，磁場不容易集成到日常應(yīng)用中。

在一組新的實驗中，由EPO的Hugo Dil領(lǐng)導(dǎo)的國際物理學(xué)家團隊現(xiàn)已證明能夠使用電場控制他們所謂的“自旋景觀”。他們在一種基于碲化鍺(GeTe)的新材料中實現(xiàn)了這一目標(biāo)，這是在室溫下操作的最簡單的鐵電材料。

科學(xué)家使用了一種稱為自旋和角度分辨光電子能譜(SARPES)的技術(shù)，它可以測量電子的自旋，并且已經(jīng)被Dil的實驗室完善了。通過將SARPES與施加電場的可能性相結(jié)合，物理學(xué)家展示了鐵電α-GeTe和多鐵(GeMn)Te中的靜電自旋操縱。

此外，科學(xué)家們能夠詳細地遵循旋轉(zhuǎn)的切換路徑。在(GeMn)Te中，垂直自旋分量由于電場引起的磁化反轉(zhuǎn)而切換。這提供了磁電耦合的確鑿證據(jù)，這開啟了可編程半導(dǎo)體自旋電子學(xué)的可能性。

“我們以前的工作表明，磁場可以控制這些材料的旋轉(zhuǎn)，”Dil說。“現(xiàn)在我們已經(jīng)證明了使用電場也可以進行自旋操作。我們的實驗結(jié)果為在自旋電子器件中僅使用電場開辟了一條很有前途的途徑，大大降低了能耗。”