利用半導體記憶體儲存自旋
- 上線日期：2011/1/14 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國與英國物理學家最近發現一個利用電子脈衝在原子核自旋(nuclear spin)上儲存與讀取訊號的方法。這項突破將有助於利用自旋來處理資訊的自旋電子系統(spintronic system)的發展，並且可以同時在量子計算上的應用。
自旋電子學是固態物理中的新興領域，它是同時利用電子的自旋與電荷來進行更有效的資料處理，不過問題是電子自旋的生命周期很短，這會導致資料的損毀，因此科學家已經在尋找更有效的新方法來儲存與擷取自旋系統的資訊。
選擇之一是將自旋資訊儲存在鑽石中的氮空缺上，此方法在最近幾年中已經證實具有潛力，但是鑽石與傳統的矽基材電子元件並不相容，而自旋電子元件必須要克服這一點才有可能整合到計算機中。
最近，猶他大學的Dane McCamey與佛羅里達州立大學及倫敦大學學院的合作者發現了一個方法，能在常用的半導體─掺矽的磷(SiP)上儲存與讀取自旋。科學家先前曾嘗試在原子核上儲存資訊並加以讀取，但不是很成功。McCamey團隊的解決方法是將SiP上的導電電子全部極化，使它們具有相同的自旋狀態。他們將材料降溫至接近絕對零度並外加大約8.5 T的強磁場。
他們接著送入一個兆赫級頻率(1012 Hz)的電磁波脈衝，將一個向上或向下自旋寫入磷原子的電子，再以射頻波將這些自旋傳入原子核。該團隊發現儲存在原子核的自旋生命期比一般電子自旋長約30萬倍。
要讀取自旋的資訊只須倒轉上述過程，送入射頻波將原子核上的自旋傳回電子，再送入兆赫脈衝波，它會產生一個比下自旋大的上自旋電流。該團隊現在正計劃將使用的原子核數目降低，如此一來他們可以只用一個原子核來當成記憶單元。詳見Science 330, pp.1652 (2010)
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/44616
譯者:孫士傑(高雄大學應用物理系)
責任編輯:蔡雅芝
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