研究突破 - 新一代自旋电子器件研究取得关键突破 利用非传统标度律将晶体缺陷从电子运动阻碍转化为性能提升助力 为破解自旋电子器件核心瓶颈提供全新思路[1] - 研究论文在线发表于《自然-材料》期刊 由中国科学院宁波材料技术与工程研究所柔性磁电功能材料与器件团队完成[1] 技术背景 - 传统电子技术逼近性能极限 芯片元器件密度增加导致总功耗和发热量急剧上升 形成由功耗和热量构成的"功耗墙"行业瓶颈[1] - 自旋电子器件具备高速和非易失理论优势 相关技术被视为突破功耗墙的潜力技术 但面临写入电流和写入功耗过高的应用挑战[1] 技术原理 - 自旋电子学同时利用电子电荷属性与固有自旋属性 信息存储需要通过翻转电子自旋实现 传统方法中自旋霍尔角与自旋霍尔电导此消彼长阻碍功耗降低[2] - 研究团队发现电子轨道属性与自旋属性在材料缺陷中表现迥异 在SrRuO3过渡金属氧化物中发现颠覆传统认知的全新物理规律[2] - 晶体缺陷与电子轨道流相互作用时发挥"加油站"作用 缺陷越多电子散射越频繁 最终轨道效应反而增强[3] 性能提升 - 轨道效应增强直接导致器件性能提升和信息写入节能 揭示电子轨道在输运过程中遵循不同于自旋的独特物理规律[3] - 非传统标度律发现为研制高效轨道电子学器件提供新物理基础 同时为自旋电子学领域带来全新设计思路[3]