| 由美国IBM、日本原子能研究开发机构和日本东北大学的研究小组共同证实了对超导体的自旋注入现象。此前一直认为电阻为零的超导现象与电子自旋次序产生的“磁性”互不相容,但日本原子能研究开发机构和东北大学称“结果改变了这一看法”。在元件应用上,“超导体中的自旋将成为量子计算机量子点的有力候补”(该小组)。 担任实验的是IBM阿尔马登研究中心(Almaden Research Center)斯图尔特·帕金(Stuart Parkin)的研究小组。斯图尔特·帕金以研究称为MRAM和“Race Track Memory”的磁性内存而闻名的科学家。他的研究小组此次证实了在采用铝(Al)作为超导体的MTJ(磁性隧道结)上,在绝对温度2.3K(Kelvin)以下的极低温下,通过强磁性电极向铝进行自旋注入。此处“自旋注入”是指这样一种现象:自旋方向偏向上方或下方的电子,从一个方向的强磁性电极经由绝缘膜流入铝时,其自旋方向的信息在绝缘膜及铝中可原封不动地保存下来。据称此次对该现象的观测,确认了在超导体中电子自旋次序可以保持稳定。 研究小组在此次实验中采用的是由CoFe(3.5nm)/MgO(3~4nm)/Al(4.5nm)/MgO(3~4nm) /CoFe(3.5nm)构成的名为双隧道结的构造。将两个强磁性电极(CoFe)的磁化方向设定为相反,然后在这种状态下加载偏置电压,从一方的CoFe流入铝的电子自旋信息便得以在铝中长时间保存。由于CoFe磁化的相对方向,导致双隧道结的电导发生变化的现象(隧道磁电阻效应:TMR)的偏置依赖性等证明了这一点。 可以向超导体注入电子自旋,1999年日本原子能研究开发机构尖端基础研究中心主任前川祯通与日本东北大学金属材料研究所助教高桥三郎曾在理论上作出过预测。在原来的验证实验中,大多将结晶质量较低的AlO膜用作双隧道结的绝缘膜,因此电子自旋的信息经常会丢失在绝缘膜等中。此次通过在绝缘膜中采用结晶质量较高的MgO,从而解决了这个问题。前川和高桥参与了此次成果的理论性验证。 此次成果的详细情况已经刊登在了《自然材料》(Nature Materials)的在线版(2010年6月6日付)中。(日经BP社记者:大下 淳一) |





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