美國能源部阿爾貢先進光源(APS)實驗室研究發現,一種含有重元素銥的氧化材料,受到銥5d層價態上的自旋軌道相互作用的控制,顯示出非同尋常的性質。該研究成果發表在近期《物理評論快報》上。
該研究由阿爾貢APS國家實驗室、肯塔基大學、橡樹嶺國家實驗室以及北伊利諾伊州立大學聯合開展,在APS的X射線科學分部用4-ID-D光束,對一種名為三氧化鋇銥的多晶體進行了X射線吸收和磁環雙色探測,在銥的5d層價態分析了電子自旋、軌道角動量和自旋軌道耦合。
作為下一代自旋電子設備,自旋晶體管有著巨大的應用前景。開發自旋晶體管需要找到具有大量電子自旋軌道的新型材料。由于自旋軌道的相互作用是隨著原子數量而迅速增加,含有重元素的材料成為該領域的最佳候選。
在半導體中,自旋軌道耦合可以通過電場調節自旋累積來控制,這是開發自旋晶體管的一個很有前途的方向。比如開發自旋電子設備,基于電子自旋而不是所帶的電荷,能使其功能更加強大、速度更高而且能耗更低。