自旋晶体管:使晶体管实现非易

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作为信息的载体，除了原来的电荷之外，还有利用自旋现象的晶体管(Spin Transistor)。自旋晶体管不仅可使晶体管实现非易失化，还可以削减开关能量。估计2020年以后会实用化。

以前一提到自旋晶体管，大多是指通过栅极电场使通道自旋状态反转的“自旋FET”。自旋FET除了具有非易失性之外，与现有MOSFET相比，还能够降低开关能量。原因是，使通道自旋状态反转所需的能量低于现有形成MOSFET通道所需要的能量。不过，自旋FET还面临着实现使通道自旋状态反转所需的0.1～1μm级长度通道等诸多实用化课题。

自旋FET和自旋MOSFET

提到自旋晶体管，以前多指利用栅极电场来改变自旋方向的自旋FET(a)。但最近，更接近实用化的自旋MOSFET的研究开发日益活跃起来(b)。

与上面提到的元件相比，作为更接近实用的自旋晶体管，“自旋MOSFET”获得青睐。自旋MOSFET是向普通MOSFET的源漏极部分导入强磁体，从而使晶体管实现非易失化的尝试。由于开关原理与MOSFET基本相同，因此技术障碍相对较低。

自旋MOSFET利用源极与漏极磁化方向的平行或反平行形成的源漏极间的阻力不同现象，使晶体管实现非易失化。尽管功能类似于MOSFET与MTJ(磁性隧道结)元件的组合，但“自旋MOSFET更容易支持低电压下的工作”