半导体过热问题会通过量子波解决吗？

研究人员开发了一项技术，解决了下一代半导体技术、自旋电子学和轨道电子学的缺点。韩国科学技术院（KAIST）物理系教授金世权和浦项科技大学（POSTECH）物理系教授李贤宇领导的联合研究团队，成功观察到了可以在不产生电子热的情况下传输信息的“磁振子”新运动。这一突破于6月17日公布。

研究背景

传统的信息处理技术由于使用电子，在通过导体时因电阻产生热量而损失大量能量。自旋电子学利用电子的电荷和磁自旋，而轨道电子学则利用电子轨道的位置，但两者都面临过热问题。最近，人们希望通过使用称为“磁振子”的量子波来解决这些问题。与具有质量和体积且会产生热量的电子不同，波可以在不产生热量的情况下处理信息。然而，关于磁振子运动的研究尚不足以应用于类似半导体的信息处理技术中。

研究发现

研究团队首次在二维材料中发现了“磁振子轨道霍尔效应”。这种效应发生在自旋波量子化并且其轨迹弯曲时。该新型磁振子运动首次在2010年被观察到，并引起了广泛关注，因为它扩展了以前已知的磁振子行为的方面。此前只能利用电子的自旋自由度，而这种新运动允许信息处理，强调了其重要性。

团队在具有蜂窝状晶格结构的二维反铁磁材料磷化锰（MnPS₃）中观察到了强烈的磁振子轨道霍尔效应。这是首次在反铁磁材料中观察到磁振子轨道霍尔效应，该材料被认为可以实现自旋电子学和轨道电子学的应用。

专家意见

金教授表示：“建立磁振子轨道和传输理论是一个独特且具有挑战性的问题，世界上尚无人尝试。我们预计将为基于轨道的超低功耗信息处理技术奠定基础，这可能会显著超越现有信息处理技术的局限性。”