半導體過(guò)熱問(wèn)題會(huì )通過(guò)量子波解決嗎？

摘要

研究人員開(kāi)發(fā)了一項技術(shù)，解決了下一代半導體技術(shù)、自旋電子學(xué)和軌道電子學(xué)的缺點(diǎn)。韓國科學(xué)技術(shù)院（KAIST）物理系教授金世權和浦項科技大學(xué)（POSTECH）物理系教授李賢宇領(lǐng)導的聯(lián)合研究團隊，成功觀(guān)察到了可以在不產(chǎn)生電子熱的情況下傳輸信息的“磁振子”新運動(dòng)。這一突破于6月17日公布。

研究背景

傳統的信息處理技術(shù)由于使用電子，在通過(guò)導體時(shí)因電阻產(chǎn)生熱量而損失大量能量。自旋電子學(xué)利用電子的電荷和磁自旋，而軌道電子學(xué)則利用電子軌道的位置，但兩者都面臨過(guò)熱問(wèn)題。最近，人們希望通過(guò)使用稱(chēng)為“磁振子”的量子波來(lái)解決這些問(wèn)題。與具有質(zhì)量和體積且會(huì )產(chǎn)生熱量的電子不同，波可以在不產(chǎn)生熱量的情況下處理信息。然而，關(guān)于磁振子運動(dòng)的研究尚不足以應用于類(lèi)似半導體的信息處理技術(shù)中。

研究發(fā)現

研究團隊首次在二維材料中發(fā)現了“磁振子軌道霍爾效應”。這種效應發(fā)生在自旋波量子化并且其軌跡彎曲時(shí)。該新型磁振子運動(dòng)首次在2010年被觀(guān)察到，并引起了廣泛關(guān)注，因為它擴展了以前已知的磁振子行為的方面。此前只能利用電子的自旋自由度，而這種新運動(dòng)允許信息處理，強調了其重要性。

團隊在具有蜂窩狀晶格結構的二維反鐵磁材料磷化錳（MnPS?）中觀(guān)察到了強烈的磁振子軌道霍爾效應。這是首次在反鐵磁材料中觀(guān)察到磁振子軌道霍爾效應，該材料被認為可以實(shí)現自旋電子學(xué)和軌道電子學(xué)的應用。

專(zhuān)家意見(jiàn)

金教授表示：“建立磁振子軌道和傳輸理論是一個(gè)獨特且具有挑戰性的問(wèn)題，世界上尚無(wú)人嘗試。我們預計將為基于軌道的超低功耗信息處理技術(shù)奠定基礎，這可能會(huì )顯著(zhù)超越現有信息處理技術(shù)的局限性?！?/p>