隨著我們的設備變得更小、更快、更節(jié)能，并且能夠容納更多的數(shù)據(jù)，自旋電子學可能會幫助延續(xù)這一趨勢。電子學是基于電子流的，而自旋電子學是基于電子的自旋。

電子具有自旋自由度，這意味著它不僅持有電荷，而且變現(xiàn)得像一塊小磁鐵。在自旋電子學中，一項關鍵任務就是使用電場來控制電子自旋，并在任何給定方向上轉換磁鐵的北極。

自旋電子場效應晶體管利用了所謂的Rashba或Dresselhaus自旋-軌道耦合效應，這表明可以通過電場控制電子自旋。雖然該方法有望實現(xiàn)高效和高速計算，但在該技術真正發(fā)揮其效應、實現(xiàn)微型化但仍功能強大，并具環(huán)保性之前，仍然必須克服某些挑戰(zhàn)。

幾十年來，科學家們一直試圖利用電場來控制室溫下的自旋，但實現(xiàn)有效控制一直是未能達成。最近倫斯勒理工學院（Rensselaer Polytechnic Institute）的Jian Shi和Ravishankar Sundararaman以及加州大學圣克魯斯分校（University of California at Santa Cruz）的Yuan Ping領導的研究團隊在解決上述問題方面邁出了一步。

材料科學與工程副教授Shi博士表示：“大家都希望Rashba或Dresselhaus磁場足夠大，以使電子快速旋轉。如果磁場較弱，電子自旋會緩慢前進，并且需要花費太多時間來打開或關閉自旋晶體管。然而，如果內(nèi)部磁場布置不好，通常會導致電子自旋控制不佳。”

該團隊展示了，具有獨特晶體對稱性和強自旋-軌道耦合的鐵電范德華層狀鈣鈦礦晶體是一種很有希望的模型材料，用于實現(xiàn)室溫下的Rashba-Dresselhaus自旋物理。其非易失性和可重構的自旋相關室溫光電特性可能激發(fā)一些重要設計原則的開發(fā)，以制造出室溫自旋場效應晶體管。

材料科學與工程副教授Sundararaman博士表示，模擬結果表明，這種材料可帶來令人興奮的結果。他表示：“材料內(nèi)部磁場同時很大，并且在一個方向上完全分布，這使得自旋可以按預期、完美地旋轉。這是使用自旋進行可靠傳輸信息的關鍵要求?！?/p>

Shi博士總結道：“這是向讓自旋晶體管實際面世邁出的重要一步?！?/p>