自旋场效应晶体管

发布时间:2013-01-20 阅读量:1889 来源: 我爱方案网 作者:

        我们知道电子有电荷和自旋两种属性,早在19世纪末,英国科学家汤姆逊就发现了电子,随后美国物理学家密立根用著名的油滴法测定了电子电荷所带电量,实验发现自然界中的电荷是量子化的,每一个电子都携带一定的电量,即基本电荷。下面我们就来认识一下自旋场效应晶体管

                                                 自旋场效应晶体管

                                                                 自旋场效应晶体管

自旋场效应晶体管工作原理

        自旋FET是1990年由Datta和A.Das提出来的。其基本结构见图示,参与导电的是InAlAs/InGaAs异质结形成的高迁移率二维电子气(2-DEG);铁磁电极S和D具有相同的极化方向(即其中电子自旋的取向相同),以注入和收集自旋极化的电子;栅极电场使沟道中高速运动的电子的自旋发生进动或转动,当自旋变成反平行时即被D极排斥而不导电——D极排斥作用的强弱决定于自旋进动的程度,从而S-D电流受到栅电压的控制。

自旋场效应晶体管长处应用

1.因为自旋FET是通过自旋的翻转来控制电流的,所以这种工作方法所需要的能量很低,而且速度也很快(比普通FET通过驱赶[耗尽]电子的方法要快得多)。
 
2.这种自旋FET结构促进了自旋电子器件的半导体化,从而可利用先进的微电子工艺技术、可融合自旋电子器件与光电子器件以及发展出新型的光学器件(如超快速开关, 可编程的全自旋电子型微处理器);并且最终可望把逻辑、存储和通信等功能融合在一块芯片上, 成为新型的多功能电子器件。
 
3.发展半导体自旋电子器件可能是开发量子计算机等量子信息机器的切实可行的途径,因为量子位是相干叠加状态, 自旋电子量子位(自旋向上和自旋向下的态的叠加状态)比起基于电子电荷的量子位, 在相干性(维持相干叠加状态的能力)上可获得较长的相干时间(由于自旋之间的作用力很弱, 而且是短程力),并且采用n-型半导体可排除空穴自旋的不良影响。

                                 自旋场效应晶体管
               
                                                                  自旋场效应晶体管  
 
        文德利希承认,现在还不知道其基于自旋的设备能否替代目前信息处理设备中普遍使用的基于电子电荷的晶体管,然而新研究将科学家的关注点从理论猜测转移到研发出微电子设备模型上来。以上就是小编为大家介绍的自旋场效应晶体管,希望能给大家带来帮助!



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