研究人员在室温下实现自旋极化

由 量子点制成的光电自旋纳米结构可实现大于90％的自旋极化

林克平大学，坦佩雷大学和北海道大学的研究人员现在已经在室温下实现了大于90％的电子自旋极化。自旋极化甚至在高达110℃时也保持高水平。在《自然光子学》中描述了这项技术进步。

自旋电子学发展中的一个严重问题是，当温度升高时，电子倾向于改变和随机改变它们的自旋方向。这意味着由电子自旋态编码的信息丢失或变得模糊。这意味着，为了使自旋器件工作，必须在室温和更高温度下使电子自旋极化。先前的研究在室温下实现了约60％的最高电子自旋极化，这无法用于大规模的实际应用中。

该项目由瑞典林克平大学教授陈伟民（Weimin Chen）领导，该项目使用了光电自旋纳米结构，研究人员从不同 材料的层构建而成。

这种结构包含纳米级的量子点区域。当自旋极化的电子撞击量子点时，它会发射出一个具有由电子自旋决定的状态（角动量）的光子。因此，自旋电子学，光子学和量子计算中必不可少的量子点被认为具有巨大的潜力，可以作为在电子自旋和光之间传递信息的接口。在最新发表的研究中，科学家表明可以使用相邻的自旋滤波器来远程控制室温下量子点的电子自旋。

量子点由InAs制成，GaNAs层用作自旋滤波器。它们之间夹有一层GaAs。类似的结构已经在基于GaAs的光电技术中使用，研究人员认为这可以使自旋电子学与现有的电子和光子组件集成起来更加容易。

芬兰坦佩雷大学研究团队负责人Mircea Guina说：“我们期待继续使用光子和自旋量子技术的通用平台，继续进行这项工作，并将光子学和自旋电子学结合起来。”

黄宇庆等人的《通过自旋滤波在光自旋电子半导体纳米结构中室温电子自旋极化超过90％》； 2021年4月8日，《自然光子学》