通往自旋极化电流的新道路

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20世纪下半叶是电子时代，电子设备变得小型化，甚至更加复杂，给它们的能耗和废热造成了问题。自旋电子学承诺仅根据旋转存储或传输信息，这将以更少的能量更快地工作。不幸的是，通过外部场可靠和大规模地控制材料中的自旋仍然是一个挑战。

过渡金属二硫化物（TMD）系列是石墨烯以外研究最深入的准二维材料，电荷密度波、超导性和非平凡拓扑在材料家族中都很常见。二硒化氢铵（HfSe2）属于这一类材料。现在，BESSY II的科学家揭示了其电子结构的新特性，可以为生成和控制自旋电流提供更便捷的路线。

第一作者奥利弗·克拉克解释说，为了从电子学转向自旋电子学，我们必须找到自旋和自旋电子行为不同的材料。他指出，有两种方法可以做到这一点：“我们可以外部扰动材料，使不同自旋的电子在功能上变得不等，要么我们可以在相反自旋的电子在功能上本质上不同的情况下使用磁铁。”

对于第一种方法，困难在于找到合适的材料和机制配对，通过这些材料和机制可以外部施加自旋控制。例如，在所谓的2H结构TMD中，需要完美的单晶和圆形偏振光源。相比之下，第二种方法要容易得多，但将磁铁集成到器件中对常规电子元器件的运行来说是有问题的，特别是在小规模上。

线性偏振光确实起作用了

但在这两种方式之间，存在中间立场，至少对于HfSe2等一些特定材料来说是这样。“如果你用线性偏振光探测这种材料——这比圆形偏振光更容易产生——这种材料的自旋结构就像一块磁铁。因此，自旋选择性变得非常容易，但你没有与其他磁性相关的问题，”克拉克解释道。优点：样品的晶体质量或方向不再重要。

这为从过渡金属二硫化物中产生自旋极化电流提供了一条全新的途径。物理学家对这项工作的含义感到非常兴奋。他们的研究结果不仅与关注分层二维材料的物理学家有关，也与自旋电子和光自旋电子器件制造专家有关。

这项研究发表在《自然通讯》上。

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