中国学者揭秘自旋电子器件节能新机制 | 新华社

游戏天地 2025年08月18日 23:14 1 admin

中国学者揭示了一项可显著降低自旋电子器件能耗的物理机制。中国科学院宁波材料技术与工程研究所（以下简称“宁波材料所”）柔性磁电功能材料与器件团队发现，利用电子“轨道”属性遵循的非传统标度律，能化电子运动阻力为性能增益。

该研究成果为突破传统自旋电子学的性能瓶颈、设计超低功耗器件提供了全新的物理原理和设计思路。

宁波材料所研究员汪志明介绍，随着人工智能与大数据的发展，传统电子技术正逼近性能极限，“功耗墙”成为制约技术发展的瓶颈。为此，科学家们将目光投向了自旋电子学这一前沿领域。新一代自旋电子器件在理论上具备了高速、非易失等优势，并被视为突破“功耗墙”的潜力技术。

然而，影响自旋电子器件“自旋流”产生效率的两个关键指标，即自旋霍尔角和自旋霍尔电导相互制约，传统方法难以同时优化，导致器件总体写入功耗过高。宁波材料所团队取得关键突破，将目光转向了电子的另一属性——轨道。

研究发现，当电子在材料中运动时，过去被认为是纯粹“绊脚石”的晶体缺陷，在与电子的轨道角动量相互作用时，反而起到了“加油站”的作用。引入的缺陷越多，电子散射越频繁，最终探测到的轨道效应反而越强。这揭示了一种全新的“反常标度律”，从实验上证实了电子“轨道”在输运过程中，遵循着与“自旋”截然不同的独特物理规律。