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利用电子自旋进行信息的传递、处理与存储，开展相关自旋电子材料与器件的物理研究。探索高性能自旋电子材料制备，研究自旋的注入及自旋轨道耦合相关物理现象与效应；实现全电学的自旋调控，研制自旋存储、逻辑及自旋人工智能器件。
自旋电子学技术是后摩尔时代的核心关键技术之一，在磁存储、逻辑运算、仿生芯片、类脑计算、量子计算等领域都有着广阔的前景。自旋轨道力矩效应提供了局域信息写入机制，利用电子的自旋属性实现磁矩的高效翻转，是目前自旋电子学领域的研究热点。受限于自旋霍尔角和电阻率的正相关性，不能通过无限提高自旋霍尔角来实现临界电流的降低。如何平衡电阻率和自旋霍尔角是低功耗自旋电子学器件走向商业化的一个核心科学问题。
拓扑电子材料（如拓扑绝缘体、磁性拓扑绝缘体等）由于具有特殊的拓扑性质和潜在的应用前景，近年来引起电子学及相关领域广泛关注，产生了一系列重要的研究成果。
自旋电子学通过调控电子的自旋自由度来构建新型电子学器件。与传统微电子 技术相比，自旋电子学器件具有非易失性、低功耗、高密度和高速度等优点，在 磁存储、物联网、大数据和人工智能等领域具有重要的应用价值。在过去的一、 二十年间，自旋电子学领域已经取得了巨大的进展，包括高密度磁记录技术和磁 性随机存储器。由于能够便捷地通过改变特定外部条件对其电子自旋及磁性进行 有效的调控，有机分子逐渐成为近年来自旋电子...
2021年12月23日，北京大学物理学院物理学院量子材料科学中心何庆林研究员与美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Taylor L. Hughes、约翰·霍普金斯大学N. Peter Armitage、日本理化学研究所Yoshinori Tokura教授和加州大学洛杉矶分校王康隆教授合作，在《自然·材料》（Nature Materials）“展望”（Perspective）栏目在线发表了题为“拓扑绝缘...
灵活可调的圆偏振宽谱太赫兹光源在科学研究、通信和生物医药方面都有广泛的应用前景。近日，复旦大学物理系/应用表面物理国家重点实验室陶镇生、周磊、吴义政和田传山教授联合研究团队，提出并发展了一种新型的自旋电子学-超构表面太赫兹光源，并成功证明了宽谱圆偏振太赫兹辐射的产生，以及对其偏振状态和手性有效而灵活的调控。相关研究成果以“Active spintronic-metasurface terahert...
将存储与逻辑功能集成到一起，实现存算一体化有望打破“冯·诺依曼”瓶颈，进一步提高器件性能。近年来基于自旋轨道矩引起的磁化翻转实现自旋逻辑及存算一体成为自旋电子学研究的新热点。尽管实验上已经实现了零磁场下自旋轨道矩可控的磁化翻转，也利用磁场和电场的协同调控实现部分逻辑运算功能，但是在单个非易失性存储器件中尚未实现纯电场可调控的完备自旋逻辑功能。
山东大学物理学院自旋电子学团队利用成分梯度实现电流控制磁化翻转（图）
自旋电子器件 自旋轨道耦合作用 磁化翻转
2021/11/9
用电学的方法来调控材料或器件的磁性是自旋电子学的重要研究方向。近年来基于自旋轨道矩(spin-orbit torque)效应，实现高速、低功耗的操控磁化翻转获得了广泛的关注。尽管在重金属/铁磁层多层膜以及非中心对称单层膜(如CuMnAs、Mn2Au、(Ga,Mn)As等)中，自旋轨道矩效应的研究已经取得了不少可喜的进展，但是常见的铁磁金属，如Fe、Co、FeCo、CoPt等，因为具有中心反演对称性...
中国科学院宁波材料技术与工程研究所在二维自旋电子学领域取得系列重要进展（图）
二维自旋电子学 磁斯格明子
2020/10/29
中国科学院宁波材料技术与工程研究所量子功能材料团队博士生崔琪睿、梁敬华助理研究员、杨洪新研究员与法国Spintec/CNRS教授Mairbek Chshiev以及诺奖得主CNRS/Thales教授AlbertFert，合肥强磁场中心教授杜海峰等合作者针对上述问题，通过结合第一性原理计算，微磁模拟和紧束缚模型开展了一系列工作。首先，梁敬华助理研究员与杨洪新研究员等提出可以通过对二维室温铁磁材料MnS...
同济大学物理科学与工程学院丘学鹏课题组在自旋电子学领域取得重要突破：L10相FePt中体自旋力矩效应（图）
同济大学物理科学与工程学院 丘学鹏 自旋电子学 L10相FePt 自旋力矩效应
2020/7/12
自旋电子学的核心研究内容之一，是利用电流产生自旋力矩以操控自旋和磁矩方向，从而开发新型的低功耗信息器件。为解决这些根本性瓶颈问题，物理科学与工程学院丘学鹏研究员团队创新地提出在兼具强磁性和强自旋轨道耦合作用的L10相FePt单层膜中探索自旋力矩，示意图如图1(a)。团队首先制备了外延的L10相FePt单层纳米膜，再利用霍尔电测量和磁光测量技术探索自旋力矩效应。实验结果表明：L10相FePt单层中存...
n-p 共掺杂材料体系自旋电子学性质研究进展
n-p共掺 稀磁半导体 石墨烯 拓扑绝缘体
2022/3/18
掺杂在调控材料体系的物理化学性质方面起着重要的作用。n-p共掺杂方法借助n型和p型掺杂物间强的静电相互作用，能够解决一些材料体系研究中存在的关键性问题，进而有效的改进这些体系的某方面特殊性质。本文中，将首先介绍n-p共掺杂方法；然后，分别从非补偿性n-p共掺杂和补偿性n-p共掺杂出发，对近些年来，明确利用n-p共掺杂方法，在稀磁半导体、石墨烯以及拓扑绝缘体等不同材料体系自旋电子学性质的相关研究进行...
近日，南方科技大学量子科学与工程研究院院长、中国科学院院士俞大鹏团队在拓扑自旋电子学领域取得重要进展，相关成果以“Electric Control of Fermi Arc Spin Transport in Individual Topological Semimetal Nanowires”为题发表在国际权威物理学期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，并被编...
2019年11月29日，我校物理学院、三束材料改性教育部重点实验室王译教授与新加坡国立大学Hyunsoo Yang教授，在世界顶级期刊Science (《科学》)上发表重要工作：利用自旋波翻转磁矩实现数据存储与逻辑运算。遵循摩尔定律飞速发展的现代电子器件尺寸越来越小，芯片中因电荷高速运动和频繁碰撞引发严重发热，不但造成高能耗，同时限制芯片处理速度与集成密度的提高，成为阻碍当前器件发展的一个严重问题...
最近发现的拓扑相为自旋电子学和凝聚态物质提供了新的可能性：即使物质的绝缘状态在某些物理系统的边缘也表现出导电性。它们会产生异常的量子霍尔效应和其他相干自旋传输现象，其中散热最小化，因此可用于量子计算（量子霍尔效应）、存储芯片（SOT-MRAM）等新一代电子信息技术。其体态绝缘而表面导电的奇异性能主要来源于本征强自旋-轨道耦合。拓扑绝缘体中的低维导电态，即表面态狄拉克锥是受时间反演对称性保护而形成的...
