无自旋间隙半导体的广泛综述：下一代自旋电子学的候选人

卧龙岗大学的一个团队发表了对自旋无间隙半导体（SGS）的广泛综述。

自旋无间隙半导体（SGS）是一类新型的零间隙材料，具有完全自旋的极化电子和空穴。

该研究加强了对材料的搜索，这些材料将允许使用超快速，超低能量的“自旋电子”电子产品，而不会浪费任何导电能量。

SGS材料的定义特性与它们的“带隙”有关，材料的价带和导带之间的间隙决定了它们的电子特性。

通常，一个自旋通道（即，自旋方向之一，向上或向下）是具有有限带隙的半导体，而另一个自旋通道具有闭合（零）带隙。

在无自旋间隙半导体（SGS）中，导带和价带边缘在一个自旋通道中接触，并且不需要阈值能量就能将电子从占据（价）态移动到空（导电）态。

这种性能赋予这些材料独特的性能：它们的能带结构对外部影响（例如压力或磁场）极为敏感。

大多数SGS材料都是居里温度高的铁磁材料。

SGS的能带结构可以具有两种能量动量色散：狄拉克（线性）色散或抛物线色散。

新的评测调查了Dirac和不同材料系统中的抛物线SGS的三种亚型。

对于狄拉克型SGS，其电子迁移率比经典半导体高2至4个数量级。 激发SGS中的电子几乎不需要能量，电荷浓度很容易“调节”。 例如，这可以通过引入新元素（掺杂）或通过施加磁场或电场（门控）来完成。

Dirac型自旋无间隙半导体具有完全自旋极化的Dirac锥，并通过量子异常霍尔效应驱动的无耗散边缘状态为自旋电子学和低能耗电子学提供了一个平台。

“概述了SGS在下一代自旋电子器件中的潜在应用，以及低电子器件和高速，低能耗的光电器件。” 据UoW超导与电子材料研究所所长，FLEET的主题负责人王小林教授介绍。

自2008年王小林教授首次提出无自旋间隙半导体（SGS）以来，全球范围内寻找合适的候选材料的努力尤其中心化在Dirac型SGS上。

在过去的十年中，通过密度泛函理论预测了许多Dirac或抛物线型SGS，并且已经在单层和块状材料中通过实验证明了一些抛物线型SGS。

有所作为：赞助机会

故事来源：

用料 由…提供 ARC未来低能耗电子技术卓越中心。 注意：可以编辑内容的样式和长度。