【原】自旋|瑞士联邦理工学院研究出量化电子量子特性新方法，有望用于小尺寸低热芯片

瑞士联邦理工学院（EPFL）的自旋电子学研究人员正在使用新材料来揭示电子的更多能力。自旋电子学领域寻求挖掘“自旋”的量子性质，“自旋”这这个词经常用来描述基本粒子的基本性质，是当今电子领域最尖端的研究领域之一。Andras Kis教授创办的纳米级电子结构实验室（LANES）研究人员通过研究，能够量化出过渡金属二硫化物（TMDC）这类二维半导体的量子特性。

量化电子自旋

研究人员最近在《ACS Nano》和《自然·通信》杂志发表的文章证实，石墨烯、辉钼矿（MoS2）和二硒化钨（WSe2）等材料，通过单独某种材料或多种材料相结合，可以得到一些新的特性，可能最终使更小的芯片产生更少的热量。

LANES开发的器件，由单层MoS2组成，该器件具有有源沟道，封装在原子级扁平的h-BN层之间，并与多层石墨烯相接触。

Andras Kis教授表示：“通过我们最近研究的方法，能够量化TMDC材料中的自旋，并以此引入新的功能。为了获取这些量子性质，研究人员必须使用高质量的材料。因为如果想要检测电子的某些特定特性，比如能量，那么需要让电子能够在相对较远的距离上移动，而不会发生太多的分散或缺陷等破坏事件。”

以波的形式移动

研究人员的方法使他们能够获得足够质量的样品，以观察电子如何以波的形式移动，并量化其能量。

同时LANES团队还能够获取另一个量子特性。这种类型的二维半导体中的电子和空穴的自旋可以处于两种状态中的一种，这两种状态通常被描述为向上旋转或向下旋转。不同状态的能量将略有不同。

这就是所谓的自旋分裂，而且EPFL的研究人员首次在TMDC材料中测量了这种分裂。在第二篇发表文章中，研究人员提出了如何在TMDC中使用自旋分裂来引入石墨烯中的极化自旋电流而不使用磁场。

这些发现是自旋电子学新兴领域向前迈出的一步，并使电荷载体的自旋性质越来越可能在未来的电子器件中发挥作用。