電子螺旋式自旋模式圖以及“恒定自旋螺旋”(PSH)(圖片來自computerworld)

創(chuàng)造電子產(chǎn)業(yè)新機(jī)遇

IBM的研究人員采用砷化鎵作為其主要半導(dǎo)體材料，這是當(dāng)今電子工業(yè)、二極管和太陽能電池常用的一種材料。

如今的計(jì)算技術(shù)通過電子的電荷變化來進(jìn)行數(shù)據(jù)的編碼與處理。然而研究人員指出，當(dāng)半導(dǎo)體材料的尺寸縮小到電子流不再受控時(shí)，這一技術(shù)就受到了限制。

例如，NAND閃存產(chǎn)品所使用的電路寬度已經(jīng)小于20納米，這是接近原子大小的尺寸。然而通過控制電子的自旋而非電荷，自旋電子學(xué)能夠克服內(nèi)存行業(yè)所面臨的這一困境。

對(duì)自旋電子學(xué)的這種最新解讀，不但能讓科學(xué)家前所未有地控制設(shè)備內(nèi)部的電磁運(yùn)動(dòng)，也為制造能效更高的電子設(shè)備創(chuàng)造了新機(jī)遇。

在自旋電子學(xué)領(lǐng)域，IBM并非唯一的技術(shù)鉆研者。

三年前，法國斯特拉斯堡材料物理與化學(xué)研究中心的物理學(xué)家們?cè)谧孕娮訉W(xué)的基礎(chǔ)上建立了新型激光技術(shù)，并且因此獲得了2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

這些法國物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種方法，可以利用激光來加速硬盤的存儲(chǔ)輸入/輸出，使其比現(xiàn)有讀寫速度提高10萬倍。

自旋電子學(xué)遇到的問題之一，是用于檢測數(shù)據(jù)位的磁傳感器速度太慢。但是在2007年，法國的一項(xiàng)研究發(fā)表在科學(xué)期刊《自然-物理學(xué)》(Nature Physics)上，該研究小組使用“飛秒”(即1秒的1000萬億分之一、1皮秒的千分之一)激光產(chǎn)生速度超快的激光脈沖，從而改變電子自旋，因此加速了讀寫過程。

IBM的研究人員表示，說他們?nèi)〉玫耐黄茷榫w管和非易失性存儲(chǔ)開辟了道路，這種新型存儲(chǔ)技術(shù)的能耗將會(huì)遠(yuǎn)低于今天的NAND閃存技術(shù)。

需極端低溫環(huán)境

然而，一個(gè)很大的癥結(jié)在于——研究人員目前還不能在室溫下得到理想的結(jié)果，而正常范圍的溫度對(duì)于處理器和內(nèi)存設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)非常重要。目前來看，這一實(shí)驗(yàn)只有在低至40開爾文(即攝氏零下233度、華氏零下387華氏度)的極端低溫下才能進(jìn)行。

“現(xiàn)在還沒有這樣的設(shè)備，然而這是一項(xiàng)突破，我們掌握了延長電子在溝道內(nèi)自旋周期的方法。”薩里斯說道，“接下來我們想做的一件事情，就是把它(即自旋周期)延長30倍。”

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