晶体磁光效应实验装置

美国得克萨斯A&M大学物理学家杰罗·斯纳夫领导的一个国际科研小组在23日出版的《科学》杂志上宣布，他们研制出了首个能在高温下工作的自旋场效应晶体管（FET），该设备由电力控制，其功能基于电子的自旋，其中包含一个与门逻辑设备。新突破将给半导体纳米电子学和信息技术领域带来新气象。　　英国日立剑桥实验室、剑桥大学、诺丁汉大学、捷克科学院和查尔斯大学的研究人员首次将自旋—螺旋状态和异常霍尔效应结合在一起，制造出了这种自旋FET，其中包括一个与门逻辑设备，自旋FET的概念于1989年首次提出，这是科学家首次在其中实现与门逻辑设备。 　　晶体管发现60年来，其操作仍然基于与半导体内的电子操作和电子电荷探测同样的物理原理。随着晶体管的尺寸越来越小，小到已接近极限点，科学家们开始专注于建立新的物理操作规则，即使用电子基本的磁运动（自旋）代替电荷作为逻辑变量。20年来，科学家一直认为，在半导体内操作电子并探测到电子自旋（突破这一点将有助于研发出自旋晶体管）很难在实验室实现。现在，新研究使用最近在自旋操作和探测上发现的量子相对论现象证实，自旋晶体管这一概念可以成为现实。为了观察电子的操作并探测自旋，该研究团队特别设计了一个平板光子二极管（同一般使用的圆极化光源相反）并将其放置在晶体管隧道附近。通过在二极管上照射光线，研究人员朝晶体管内注射了光激发电子，而不是通常的自旋极化电子。接着朝其输入门电极施加电压，通过量子相对论效应来控制电子的自旋运动。这些效应同时负责在该设备内生成横向电压（代表输出信号），其取决于晶体管管道内运动电子的自旋方向。　　日立剑桥实验室的高级研究员约尔格·文德利希强调，观察到的输出电子信号在高温下也很强，并且线性依赖于入射光圆极化的程度。这个设备因此也表明，科学家实现了电力控制的固态偏振光计，该偏振光计可直接将光偏振转变成电压信号。他表示，未来医生可能会利用该设备探测手性分子的浓度，以测量病人的血糖浓度或酒中的糖分浓度。新设备在自旋电子学研究领域有广泛的应用，它可以作为一个有效工具来操作和探测半导体内的电子自旋而不会破坏自旋极化电流。　　文德利希承认，现在还不知道其基于自旋的设备能否替代目前信息处理设备中普遍使用的基于电子电荷的晶体管，然而新研究将科学家的关注点从理论猜测转移到研发出微电子设备模型上来。

2011年04月29日 来源： 科技日报 作者： 刘霞　　本报讯（记者刘霞）据美国物理学家组织网4月28日（北京时间）报道，美国科学家使用自主设计的、精确的原子逐层排列技术，构造出了一个超薄的超导场效应晶体管，以洞悉绝缘材料变成高温超导体的环境细节。发表于当日出版的《自然》杂志上的该突破将使科学家能更好地理解高温超导性，加速无电阻电子设备的研发进程。　　普通绝缘材料铜酸盐在何种情况下从绝缘态跃迁到超导态？这种跃迁发生时，会发生什么？这些问题一直困扰着物理学家。探究这种跃迁的一种方法是，施加外电场来增加或减少该材料中的自由电子浓度，并观察其对材料负载电流能力的影响。但要想在铜酸盐超导体中做到这一点，还需要构建成分始终如一的超薄薄膜以及高达100亿伏/米的电场。　　美国能源部物理学家伊万·博若维奇领导的布鲁克海文薄膜研究小组之前曾使用分子束外延技术制造出这种超导薄膜，该技术在一次制造一个原子层时还能精确控制每层的厚度。他们最近证明，用分子束外延方法制造出的薄膜内，单层酮酸盐能展示出未衰减的高温超导性，他们用该方法制造出了超薄的超导场效应晶体管。　　作为所有现代电子设备基础的标准场效应晶体管内部，一个半导体材料将电流从设备一端的“源”电极运送至另一端的“耗”电极；一个薄的绝缘体则作为第三电极“门”电极负责控制场效应晶体管。当在绝缘体上施加特定的门电压时，该门电极会打开或关闭。但没有已知的绝缘体能对抗诱导该酮酸盐内部高温超导性所需的高电场，因此，标准场效应晶体管的设计并不适用于高温超导场效应晶体管。　　博若维奇团队用一种能导电的液体电解质来分离电荷。当朝电解液施加外电压时，电解质中的正电荷离子朝负电极移动，负电荷离子朝正电极移动，但当到达电极时，离子会突然停止移动，就像撞到“南墙”一样。电极“墙”负载的等量相反电荷之间的电场能超过100亿伏/米。　　新研制的超导场效应晶体管中，高温超导体化合物模型（镧-锶-铜-氧）的临界温度可达30开氏度左右，为其最大值的80%，是以前纪录的10倍。科学家可使用该晶体管来研究与高温超导性有关的物理学基本原理。　　超导场效应晶体管的应用范围很广泛。基于半导体的场效应晶体管能耗大，而超导体没有电阻也无能耗。另外，原子逐层排列制造出的超薄结构也使科学家能更好地使用外电场来控制超导性。　　博若维奇表示，这仅仅只是一个开始，高温超导体还有很多秘密有待探寻，随着其神秘“面纱”逐一揭开，将来能制造出超快节能的高温超导体。　　 总编辑圈点：　　辛亥革命爆发、乔治五世加冕、普利策逝世……这是历史书上的1911年。但同年，一个平常的4月天里，荷兰一所实验室内人类首次发现了超导体，于今恰好百年。这种进入超导态就会电阻趋0的材料，尚未露真容，却承载了一个世纪的无热损和强磁场之梦，直接涉及超导电性的诺奖就有4起，1987年临界温度的速提甚至成为了科技史之奇迹。于是，人们谈起那年4月的荷兰小城，会说：超导百年，对人类社会的影响，不亚于和它同年发生之事。

[font=&]【题名】： 氯离子敏感场效应晶体管电极的研制（请帮忙尽可能给清晰图的文章，谢谢）[/font][font=&]【全文链接】: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HNLG199301011.htm[/font]