磁電子器件

磁-電子器件即自旋-電子器件（Spin-electron device）。

自旋-電子器件有金屬型的自旋網器件和磁隧道二極管，有半導體型的自旋FET和亞微米GaMnAs磁懸臂（有高靈敏度的扭轉力矩）等。自旋極化電流的大小可通過改變電子的自旋來加以控制，從而可實現自旋-電子器件。所謂自旋極化電流，也就是其中所有電子自旋的取向都是一致的電流。自旋、質量和電荷都是確定電子特性的基本參數，在外磁場中電子的能量與自旋矢量相對於磁場的取向有關，自旋向上和自旋向下的電子具有不同的能量；在鐵磁體中, 很大部分區域內電子的自旋取向都相同, 當電流通過鐵磁體時, 一些自旋取向的電子將受到阻礙, 從而可得到自旋極化電流。為了製造自旋-電子器件，就應當首先獲得磁性半導體。磁性半導體分為鐵磁半導體和稀磁(半磁)半導體(DMS)；鐵磁半導體中含有磁元素陣列，稀磁半導體是非磁半導體與磁性物質 (過渡金屬或稀土金屬) 的合金(1~20%磁離子處在替代位置)。

磁電子新技術的實用化，源於納米磁性材料和納米製造技術的成功開發。在過去30多年中，對自旋極化輸運雖有許多令人鼓舞的想法和實驗，但最明顯的是在1988年發現的GMR效應，這才是最重要的動力[1]。GMR效應最初是在給金屬多層膜（Fe/Cr）面內加電流（CIP）發現的，後來在垂直膜面加電流（CPP）也觀察到這種現象。最近，在用絕緣隧穿勢壘層隔離的兩種金屬鐵磁薄膜中還觀察到室温自旋相關隧道（SDT）效應，其電阻值變化比前者更大。

磁電子學是一門近年飛速發展的新興學科。對它的研究都可以歸納為對自旋極化電子輸運特性的研究。未來的研究方向將在尋找百分之百自旋極化材料、自旋注入技術以及自旋極化輸運的基礎理論研究中展開。和此同時，還? 磁電子學將開發高效低成本的應用技術及設備儀器。對磁電子學的深入研究必將對物理學和電子技術的發展產生深遠的影響；同時對其應用技術及相關設備儀器的開發高新技術產業、國防和人類生活作出重大的貢獻。

QMD的基本概念是在非磁性盤基中獨立地埋入若干單疇磁性元件，每個元件都有精確規定的形狀和預先指定的位置。最重要的是，這些元件有強的磁化。這種磁化和MRAM一樣，是不加外磁場的磁化，並且只有兩個穩定的狀態：數量相等而方向相反的狀態。每個單疇元件的磁化方向代表1個二進制信息位“0”或者“1”。根據磁化方向，QMD可以有兩種模式：垂直磁化QMD和橫向磁化QMD。前者用磁柱，後者用磁條帶。這些磁性柱子或條帶，採用X射線或電子束平版印刷，輔以反應離子刻蝕而成。最近，還開發出1種高效低成本的nanoimprit lithography印刷術。開關（轉換）磁化方向需要的磁場，通過精心設計的元件尺寸和形狀來控制。