自旋电子器件的优势和应用

国际金属加工网 2019年07月19日

电子自旋器件是将自旋属性引入半导体器件中,用电子电荷和自旋共同作为信息的载体,称为电子自旋器件,已研制成功的自旋电子器件包括巨磁电阻、自旋阀、磁隧道结和磁性随机存取存储器。

自旋电子器件的优势和应用

由于自旋电子器件比传统电子器件具有诸多优点,所以,自Baibich等人报道巨磁阻效应后,国际上就开始了自旋电子器件的研制。自旋电子器件主要是基于铁磁金属,已研制成功的自旋电子器件包括巨磁电阻、自旋阀和磁隧道结和磁性随机存取存储器。

自旋电子器件由于两个子带在能量上的差别,使得两个子带的占据情况并不相同。在费米面处,自旋向上和自旋向下的电子态密度也是不同的。这样在铁磁金属中,参与输运的两种取向的电子在数量上是不等的,所以传导电流也是自旋极化的。同时由于两个子带在费米面处的电子态密度不同,不同自旋取向的电子在铁磁金属中受到的散射也是不同的。

以自旋电子器件MRAM为例,这是一种非挥发性、随机存取、长效性和高速性的存取器。铁磁体的磁性不会由于掉电而消失,所以它并不像一般的内存一样具有挥发性。关掉电源后,MRAM仍可以保持记忆完整,中央处理器读取资料时,不一定要从头开始,随时可用相同的速率从内存的任何位置读写信息,具有永久性,在永存上面大有可为。


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