首款磁电晶体管研制成功

科学家利用石墨烯（灰色）和氧化铬（蓝色）两种材料制造出一种新型晶体管。红色和绿色箭头表示自旋方向，可以代表1或0。图片来源：物理学家组织网

美国科学家在最新一期《先进材料》杂志上撰文指出，他们研制出了全球首个磁电晶体管，不仅有望帮助满足人们对数字存储器日益增长的需求，将该领域的能耗降低5%，还可将存储某些数据所需晶体管的数量减少多达75%，进一步促进设备的小型化。

最新研究负责人、內布拉斯加大学林肯分校物理学家彼得·道本说：“我们需要一种与硅晶体管工作方式不同的设备，从而缩小设备的尺寸并降低能耗。”

鉴于此，在最新研究中，科学家们没有将常见的电子电荷作为其方法的基础，而是转向了电子另一种与磁性有关的属性——自旋。自旋指向上或下，可像电荷一样代表1或0。研究表明，流经石墨烯的电子可以在相对较长的距离内保持其初始自旋方向，这一特性对于基于自旋电子学的晶体管极具潜力。但控制这些自旋的方向，并使用比传统晶体管少得多的功率，是更具挑战性的任务。

为解决这一问题，研究人员需要在石墨烯下放置合适的材料，经过多年研究，他们找到了氧化铬。氧化铬是一种磁电材料，这意味着通过施加少量电压，其表面原子的自旋可在向上和向下之间翻转。

研究团队指出，当施加正电压时，氧化铬的自旋指向上，迫使石墨烯电流的自旋方向向左偏转，并在这个过程中产生可检测的信号。相反，负电压会使氧化铬的自旋向下翻转，石墨烯电流的自旋方向向右偏转，并产生一个明显不同的信号。道本说：“这有望以极低的能源成本提供极高的保真度。”（刘霞）