半導體過熱問題會通過量子波解決嗎？

摘要

研究人員開發了一項技術，解決了下一代半導體技術、自旋電子學和軌道電子學的缺點。韓國科學技術院（KAIST）物理系教授金世權和浦項科技大學（POSTECH）物理系教授李賢宇領導的聯合研究團隊，成功觀察到了可以在不產生電子熱的情況下傳輸信息的“磁振子”新運動。這一突破于6月17日公布。

研究背景

傳統的信息處理技術由于使用電子，在通過導體時因電阻產生熱量而損失大量能量。自旋電子學利用電子的電荷和磁自旋，而軌道電子學則利用電子軌道的位置，但兩者都面臨過熱問題。最近，人們希望通過使用稱為“磁振子”的量子波來解決這些問題。與具有質量和體積且會產生熱量的電子不同，波可以在不產生熱量的情況下處理信息。然而，關于磁振子運動的研究尚不足以應用于類似半導體的信息處理技術中。

研究發現

研究團隊首次在二維材料中發現了“磁振子軌道霍爾效應”。這種效應發生在自旋波量子化并且其軌跡彎曲時。該新型磁振子運動首次在2010年被觀察到，并引起了廣泛關注，因為它擴展了以前已知的磁振子行為的方面。此前只能利用電子的自旋自由度，而這種新運動允許信息處理，強調了其重要性。

團隊在具有蜂窩狀晶格結構的二維反鐵磁材料磷化錳（MnPS?）中觀察到了強烈的磁振子軌道霍爾效應。這是首次在反鐵磁材料中觀察到磁振子軌道霍爾效應，該材料被認為可以實現自旋電子學和軌道電子學的應用。

專家意見

金教授表示：“建立磁振子軌道和傳輸理論是一個獨特且具有挑戰性的問題，世界上尚無人嘗試。我們預計將為基于軌道的超低功耗信息處理技術奠定基礎，這可能會顯著超越現有信息處理技術的局限性?！?/p>