下一代计算中有希望的技术是自旋学的应用，该方法中使用自旋相关的电子（角动量的变化），而不用通过电荷变化进行计算。目前对自旋的调控过程中需要的电流较高，无法实现实用。最近巴黎萨克莱大学Manuel Bibes，格勒诺布尔大学Jean-Philippe Attané等发表在Nature上的一篇文章（Nature 2020，580, 483–486.）报道了一种较低功耗电场实现调控自旋的方法。日内瓦大学Stefano Gariglio对次工作进行介绍。

本文要点：

(1）STO（钛酸锶）材料中的电子学性能复杂并可调，STO本征材料是一种介电材料，在低于4 K条件中会有希望转变为铁电材料，但是由于量子涨落现象无法实现转变为铁电材料。该过程的实现通过掺杂Ca实现能够将SrTiO₃转变为铁电材料。通过La掺杂能够实现电子掺杂现象，将材料转变为金属导体材料甚至转变为超导材料。

(2）Manuel Bibes，Jean-Philippe Attané等报道了STO体系中发现的电子气作用扩展了STO系统的电子学性质。他们观测到一种回滞现象：电子气的电荷电流极性变化被记忆，当电场移除后依然保持记忆状态。此外他们发现，当穿过STO材料的电压方向反向调控后，产生了飙升的电流变化，这种作用通常是在铁电材料中才具有的电偶极子反转现象。这种系统有希望应用于自旋量子学，这是由于其具有自旋探测器的作用。此外当外加电压翻转，电子会发生有规律的定向运动。同时，该过程在无外加电压作用时同样有效，该过程中的能耗较低，可能对记忆存储器产生新的方法。

参考文献

Stefano Gariglio*

Electric control of a spin current has potential for low-power computing，Nature 2020，580, 458-459

DOI：10.1038/d41586-020-01099-w

https://www.nature.com/articles/d41586-020-01099-w