由北海道大學 Takaaki Koga 副教授領導的研究小組與神戶大學、慶應義塾大學和 NTT 合作,開發了一種根據電子自旋狀態過濾電子流動的方法。它將極大地拓展利用電子自旋的器件的開發道路。
當今計算機中使用的半導體器件利用電子電荷的特性(即所謂的負電)進行操作。然而,這種方法已經接近性能提升的極限。作為克服這個問題的一種方法,人們正在研究利用電子的另一種性質——自旋的方法。通常,在包括半導體在內的大多數材料中,左手電子和右手電子形成對,並以它們的自旋特性相互抵消的狀態存在。為了實現利用自旋的半導體器件,必須將它們分離並恢復自旋的特性。
這項研究的目的是從理論上預測恢復自旋特性的自旋發生的條件。為此,我們設想了一種裝置,通過交替堆疊五層由銦、砷等製成的兩種不同類型的半導體,可以像陷阱一樣限制流動的電子。我們從理論上闡明,通過對限制在這裡的電子施加磁性可以分離兩種類型的自旋。
以這種方式出現的電子自旋的利用被認為是開發下一代半導體器件的關鍵,並有望成為未來提高計算機性能的驅動力。不過,這項研究僅在理論上成功預測了自旋選擇的方法,預計未來將在實驗層面實現。