Analysis of the two dimensional Datta-Das Spin Field Effect Transistor
本文导出了弹道式二维自旋场效应晶体管（SPINFET）电导调制随栅电压变化的解析表达式。使用这个表达式，我们表明，最近观察到的电导调制的二维SPINFET结构不匹配的理论预期的结果很好。这使人们对SPINFET所声称的演示提出了质疑，并强调了进一步仔细调查的必要性。
2010-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Effects of different lead magnetizations on the Datta-Das spin field-effect transistor
Datta-Das自旋场效应晶体管由一维弱连接构建，具有Rashba自旋轨道相互作用（SOI），其连接两个磁化的储存器。粒子和两个水库之间的自旋电流计算的最低阶的隧道通过弱连接和宽带近似，强调他们的依赖于在水库的“裸”磁化的起源。发现SOI在每个储层中产生磁化分量，其在电场（产生SOI）和弱连接的平面中旋转，仅当另一储层的“裸”磁化在该平面中具有非零分量时。只有当两个储层都极化时，SOI才影响充电电流。电荷电流是守恒的，但横向旋转磁化电流是不守恒的，因为在弱连接中的SOI产生额外的自旋极化注入到水库。
2019-01-22 cond-mat.mes-hall
Proposal for a Datta-Das transistor in the quantum Hall regime
我们提出了一种共振自旋场效应晶体管，用于在具有Rashba自旋轨道相互作用的整数量子霍尔效应中的手性自旋分辨边缘态。它采用了一个周期性阵列的电压控制的顶栅，局部调制Rashba自旋轨道相互作用。当阵列的周期性与两个手征态的波矢差的倒数相匹配时，可以实现强的共振自旋场效应。单独接触边缘状态的公知技术使得有可能选择性地填充和读出边缘状态，从而允许全自旋读出。自旋场效应的共振性质和边缘态的绝热特性保证了相对于无序的高度鲁棒性。我们的设备代表了量子霍尔版本的全电Datta-Das自旋场效应晶体管。
2012-05-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effects of magnetic fields on the Datta-Das spin field-effect transistor
Datta-Das自旋场效应晶体管由异质结构构成，在分离两个可能磁化的储层的界面（或量子阱）处具有Rashba自旋轨道相互作用（SOI）。两个储存器之间的粒子和自旋电流由化学势驱动，化学势对于每个自旋方向（可能）不同。这些电流也可以通过改变SOI的强度来调节，这会改变穿过异质结构的电子自旋的旋转量。在这里，我们调查这些电流对异质结上的附加塞曼场和对水库磁化强度的变化的依赖性。与粒子电流相反，自旋电流不一定是守恒的;额外的自旋极化被注入到储存器中。如果一个库具有有限的（平衡）磁化，那么我们惊奇地发现，进入该库的自旋电流只能具有与库磁化平行的自旋，而与所有其他场无关。该自旋电流可以通过增加另一个储存器的磁化来增强，并且还可以通过SOI和各种磁场来调谐。当仅一个储存器被磁化时，则进入另一储存器的自旋电流具有任意可调的大小和方向。特别地，该自旋电流随着另一储存器的磁化旋转而改变。在未极化的储层上积累自旋极化的最佳条件是除了SOI之外还施加塞曼场，或者将另一个储层覆盖。
2020-09-30 cond-mat.mes-hall
Datta-Das transistor for atomtronic circuits using artificial gauge fields
自旋相关电注入已在存储设备中找到了有用的应用，但由于自旋轨道耦合较弱和/或自旋驰豫较强，完全运行的自旋相关半导体电子器件仍然是一项具有挑战性的任务。考虑到原子而不是电子或空穴作为自旋载流子，这些限制被解除。在这个新兴的原子电子学领域，我们证明了等效的Datta-Das晶体管使用锶原子的简并费米气体作为自旋载流子与三脚架激光束方案的相互作用。我们探讨自旋旋转的依赖性，我们确定了两个关键的控制参数，我们解释为相当于场效应晶体管的栅源和漏源电压。我们的发现拓宽了光谱的原子电子器件的操作自旋敏感电路的实施。
2022-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Rashba spin-orbit coupling and spin precession in carbon nanotubes
从理论上分析了碳纳米管中的Rashba自旋轨道耦合及其对自旋相关输运性质的影响。我们专注于清洁的非相互作用的纳米管与可调数量的子带$N$。奇特的能带结构示出允许在原则上作为栅极电压的函数的隧穿磁阻的Datta-Das振荡行为，尽管存在多个频带。我们讨论的条件观察Datta-Das振荡的碳纳米管。
2005-09-07 cond-mat.mes-hall
An alternate spintronic analog of the electro-optic modulator
在Datta和Das [Appl.Phys.Lett.，\underline{56}，665（1990）]。在他们的调制器中，自旋极化电流的“调制”是通过用栅极电压调谐Rashba自旋-轨道相互作用来实现的。在这里，我们提出了一个类似的调制器，其中的调制是通过调整Dresselhaus自旋轨道相互作用代替。后者的优点在于，与Datta-Das设备的情况不同，通道中没有磁场。这可以显著增强调制器性能。
2004-04-14 cond-mat.mes-hall
Comment on "Control of Spin Precession in a Spin-Injected Field Effect Transistor" [Science, 325, 1515 (2009)]
最近发表在《科学》杂志上的一份报告声称，Datta-Das自旋场效应晶体管已经被证明，因为在制造结构中的电压调制与理论方程之间发现了精确的一致性，该理论方程据称描述了Datta-Das晶体管的电压调制。在这里，我表明，所述理论方程只适用于一维晶体管，或者准一维晶体管，当然不适用于所研究的二维晶体管。因此，确切的协议是没有意义的，也不能证实这一主张。
2009-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Transverse currents in spin transistors
本研究发现Datta-Das自旋晶体管中存在横向电流，其电导与铁磁极化方向、测量位置相关，随自旋轨道耦合区长度呈Fabry-Pérot型振荡，且纵向电导为零时左侧横向电导仍非零。
2023-06-09 cond-mat.mes-hall
Effect of Disorder on the Conductance of Spin Field Effect Transistors (SPINFET)
我们表明自旋场效应晶体管（SPINFET）的电导[Datta和Das，Appl.Phys.Lett.，Vol.56，665（1990）]中的磁性受晶体管沟道中的单个（非磁性）杂质的影响。晶体管的电导振荡的幅度和相位对沟道中单个杂质的位置的极端敏感性使人想起介观样品中的普遍电导波动现象，并且就器件实现而言是非常有问题的。
2003-06-11 cond-mat.mes-hall
Conductance of Rashba spin-split systems with ferromagnetic contacts
本文利用Landauer-Büttiker理论研究了具有铁磁导体（F）和具有Rashba自旋轨道相互作用的二维电子气（R）的异质结构的电导。假设一个一维模型，我们首先找到FR界面的$S$ -矩阵。然后将该结果应用于不同的器件，诸如首先由Datta和Das[Appl.Phys.Lett. 56，665（1990）]。我们发现共线磁化的情况下的电导的解析结果。
2001-12-11 cond-mat.mes-hall
Voltage controlled spin precession in InAs quantum wells
在这项工作中，我们研究自旋扩散InAs量子阱与Rashba自旋轨道耦合调制的栅极电压。在不同温度下的自旋扩散的栅电压依赖性进行了研究，明确包括所有的散射。我们的结果部分支持了Koo { \it et al.} [Science { \bf 325}，1515（2009）]。我们还表明，在这样的系统中的散射起着重要的作用，自旋扩散。
2010-12-01 cond-mat.mes-hall
Can spintronic field effect transistors compete with their electronic counterparts?
目前对自旋电子学的兴趣主要是由基于自旋的器件（例如自旋场效应晶体管）将比它们的电子对应物更快并且消耗更少的功率的信念激发的。在这里，我们表明，这通常是不真实的。除非能够开发出具有极强自旋轨道相互作用的材料，否则自旋电子器件将无法达到它们的电子表亲。我们还表明，最近提出的一些修改的原始自旋场效应晶体管概念的Datta和达斯[应用物理快报，Vol.56，665（1990）]实际上导致比原始构造更差的性能。
2004-07-01 cond-mat.mes-hall
Dephasing in Rashba spin precession along mutlichannel quantum wires and nanotubes
研究了多模量子信道中的相干Rashba自旋旋进，重新回顾了Tomonaga-Luttinger耦合液体的理论。我们确定的关键参数，以统治指数和Rashba进动长度的可伸缩性。在半导体量子线中，由于相互作用，发现不同输运通道的自旋在它们各自的旋进角中相对于彼此{ \em退相}。这可以解释实现Datta Das晶体管的实验困难。另一方面，在单壁碳纳米管中，预测相互作用在小掺杂下抑制两种风味模式之间的失相。
2004-09-29 cond-mat.mes-hall
Josephson current through a quantum dot with spin-orbit coupling
计算了具有Rashba或Dresselhaus自旋轨道耦合$α$的纳米级多能级量子点的平衡约瑟夫森电流。临界电流已经可以通过适度的$α$而显著改变。在塞曼场的存在下，Datta-Das的振荡依赖于$α$的预测。
2006-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optically and electrically controlled polariton spin transistor
我们提出了两种新型自旋光电子器件的方案：电子的光学模拟Datta和Das自旋晶体管。铁磁接触的作用是由具有强TE-TM分裂的一维极化激元通道发挥的。对称的2D陷阱起到非磁性有源区的作用。在该区域中的脉冲的偏振的旋转可以由于其与由圆偏振激光器共振产生的空间受限的极化激元凝聚物的相互作用而实现，或者由于激子的两个线性偏振之间的分裂而实现，通过使用金属门电控制。
2010-07-21 cond-mat.mes-hall
Universal Rashba Spin Precession of Two-Dimensional Electrons and Holes
研究了半导体量子阱中电子和空穴的Rashba自旋分裂引起的自旋进动。基于一个简单的分析表达式，我们推导出的铁磁/半导体/铁磁混合结构的实验情况下的电流调制的广泛的类，我们得出结论，Datta-Das自旋晶体管（i）是可行的空穴和（ii）其功能不受影响的集成注入角。电流调制示出了普遍的振荡周期，不管电子和空穴的Rashba哈密顿量的不同形式。解析公式近似非常精确的数值计算的一个更详细的Kohn-Luttinger模型。
2004-03-30 cond-mat.mes-hall
Coherent spin transport and suppression of spin relaxation in InSb nanowires with single subband occupancy at room temperature
自旋电子学的一个长期目标是在室温下占据单个量子化子带的半导体纳米线中注入、相干传输和检测自旋。在这里，我们报告实现这一目标，在50纳米直径的InSb纳米线，证明自旋阀和汉勒效应。在纳米线的自旋弛豫时间被发现已增加了一个数量级，在散装和量子阱中已报告的D 'yakonov-Perel'自旋弛豫作为一个单一的子带占用的结果，由于抑制。这些实验为实现室温Datta-Das自旋晶体管带来了希望。
2014-01-28 cond-mat.mes-hall
Experimental realization of a ballistic spin interferometer based on the Rashba effect using a nanolithographically defined square loop array
在用In $_{0.52}$ Al $_{0.48}$ As/In $_{0.53}$ Ga $_{0.47}$ As/In $_{0.52}$ Al $_{0.48}$ As量子阱制备的纳米光刻限定的方环（SL）阵列中观察到了栅控电子自旋干涉。在这个实验中，我们证明了电子自旋进动准一维通道，这是由Rashba效应。结果表明，对于具有$L=1.5μ$ m的样品，自旋进动角$θ$可通过大于0.75 $π$进行门控，其中$L$是SL的边长。通过施加的栅极电压对$θ$的大的可控性本身是实现由Datta和Das [Datta { \it et. al.}，应用物理信函{ \bf 56}，665（1990）]以及使用Rashba效应操纵自旋量子位。
2005-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin field-effect transistors based on massless birefringent Dirac fermions in polar Dirac semimetals
Datta-Das型自旋场效应晶体管，使用半导体异质结构中的二维电子气作为沟道，在自旋电子学中起着关键作用。在这里，我们从理论上提出了一种基于极性狄拉克半金属中的无质量双折射狄拉克费米子的自旋场效应晶体管。自旋的操纵产生于强自旋轨道耦合、极空间群和狄拉克锥的存在。由于极性狄拉克半金属的无带隙能带结构，沟道电导的振荡除了受栅电压大小的影响外，还受栅电压符号的影响。这种自旋场效应晶体管为自旋电子器件的进一步设计提供了指导。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect transistor
自旋晶体管和自旋霍尔效应一直是半导体自旋电子学研究的两个独立的主导方向，半导体自旋电子学为信息处理技术寻找新的范例。我们将这两个方向结合起来，实现了全半导体自旋霍尔效应晶体管。我们的方案规避了原来的Datta-Das自旋晶体管概念的超导体-铁磁体界面问题，并展示了自旋霍尔效应在微电子学中的实用性。所述装置使用扩散传输并且在没有电流的情况下操作，即，而在晶体管的有源部分中没有焦耳加热。我们展示了一个自旋与逻辑功能的半导体沟道与两个门。我们的实验研究的补充，通过晶体管沟道的自旋扩散的数值蒙特卡罗模拟。
2010-08-17 cond-mat.mes-hall
Competing effects of interactions and spin-orbit coupling in a quantum wire
我们研究了一维弹道导线中电子-电子相互作用和Rashba自旋-轨道耦合的相互作用。使用重整化群方法，我们构建的相图Rashba耦合，Tomonaga-Luttinger刚度和后向散射强度。我们确定的参数制度与动态产生的自旋间隙，并显示在Luttinger液体占上风。我们还讨论了后果的操作的Datta-Das晶体管。
2005-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin Field Effect Transistors with Ultracold Atoms
我们提出了一种构造自旋电子器件的冷原子类似物的方法，该自旋电子器件被称为Datta-Das晶体管（DDT），尽管它在自旋电子学中具有开创性的概念作用，但从未成功实现过电子。我们提出了两个替代方案的原子DDT，这两个都是基于三脚架受激拉曼绝热通道的实验装置。这两种设置都涉及原子束入射到一系列激光场上，这些激光场模仿电子的相对论自旋轨道耦合，这是DDT的操作机制。
2009-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.atom-ph
THz-Driven Floquet Spin Valve-Modulator
Bogoliubov Laboratory of Theoretical Physics, JINR（博戈柳博夫理论物理实验室，欧洲核子研究中心）；Dubna State University（杜布纳国立大学）
研究一维量子环中自旋相关量子输运，基于散射矩阵框架，利用太赫兹场实现高精度自旋通道切换，借助电子游标效应产生选择性自旋相位旋转器等，提供热免疫、高速替代传统半导体静态自旋晶体管的方案。
2026-10-27 cond-mat.mes-hall
Observation of Antiferromagnetic Magnon Pseudospin Dynamics and the Hanle effect
我们报告的实验证明相干控制的磁振子自旋输运和赝自旋动力学的反铁磁绝缘体赤铁矿的薄膜利用两个Pt条的全电磁振子注入和检测。在探测器上测得的磁振子自旋信号揭示了其极性随外加磁场的振荡。我们定量解释我们的实验中的扩散磁振子运输和磁振子赝自旋的易平面各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用所造成的相干进动。这一实验观察可以被视为电子汉勒效应和Datta-Das晶体管的磁振子模拟，开启了反铁磁振子的高潜力，实现了丰富的电子启发现象。
2020-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controllable Spin-Charge Transport in Strained Graphene Nanoribbon Devices
我们从理论上研究了在均匀单轴应变、自旋轨道耦合、交换场和光滑交错势作用下石墨烯纳米带两端器件中的自旋电荷输运。我们发现施加的应变方向可以有效地调节扶手椅型石墨烯纳米晶（AGNR）的应变强度诱导的带隙振荡。还发现，在AGNR和锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）的电子电导振荡与Rashba自旋轨道耦合类似的Datta-Das场效应晶体管。研究发现，ZGNR的电导随自旋轨道耦合（SOC）大小的变化呈现两种不同的应变响应区域：在小应变区域，ZGNR的电导沿应变纵向呈现较强的应变依赖性;而对于高应变值，横向方向的影响较大。此外，局域态密度（LDOS）表明，根据交错势的平滑程度，AGNR的边缘态可以出现或被抑制。这些新出现的状态可以通过执行空间扫描隧道显微镜或扫描隧道光谱实验确定。我们的发现为应变石墨烯纳米结构在新型拓扑量子器件上的应用开辟了新的操作和控制范例。
2014-05-11 cond-mat.mes-hall
A two-dimensional spin field-effect transistor
自旋自由度在基于电荷的电子器件中的集成已经彻底改变了微电子学中的感测和存储能力。自旋电子器件的进一步发展需要对自旋电流进行电操纵以进行逻辑运算。到目前为止，受Datta和Das自旋调制器的开创性建议的启发，所采用的方法依赖于自旋轨道场作为电子控制自旋状态的介质。然而，仍然存在的挑战是找到一种材料，其自旋轨道耦合（SOC）足够弱，可以长距离传输自旋，同时也足够强，可以进行电操纵。在这里，我们展示了一个完全不同的方法，工程异质结构从原子薄晶体，这是“胶合”弱范德华力（vdW），并结合了优越的自旋输运性能的石墨烯与强SOC的半导体MoS $_{2}$。石墨烯沟道中的自旋输运通过利用栅电极调谐到MoS $_{2}$层中的自旋吸收而在ON和OFF状态之间调制。我们使用二维（2D）材料的自旋场效应晶体管的演示为超越CMOS技术的自旋逻辑操作确定了一条新的路线。
2016-05-30 cond-mat.mes-hall
Electric-Field-control of spin rotation in bilayer graphene
电子自旋自由度的操纵是自旋电子学范式的核心，其提供了通过将信息处理与净电荷转移解耦而实现的降低功耗的前景。自旋电子学还提供了设计能够执行逻辑、通信和存储操作的混合设备的可能性。石墨烯具有潜在的长自旋相干长度，是一种很有前途的自旋编码信息传输材料。然而，小的自旋-轨道相互作用也是基于规范Datta-Das自旋FET的常规器件设计的限制。另一种解决方案可以在石墨烯的磁性掺杂中找到，或者如本工作中所讨论的，在利用石墨烯和铁磁氧化物（FO）之间的邻近效应中找到。靠近FO的石墨烯经历交换邻近相互作用（EPI），其充当石墨烯中的电子的有效塞曼场，诱导围绕FO的磁化轴的自旋旋进。在这里，我们表明，在一个适当设计的双栅场效应晶体管，与双层石墨烯沟道和FO用作栅极电介质，自旋进动的载流子可以打开和关闭与应用程序的差分电压的栅极。这一特点是直接探测的双层自旋分辨电导。
2010-07-01 cond-mat.mes-hall
Effect of the inter-subband spin-orbit interaction on the spin transistor operation
我们在考虑子带内和子带间自旋轨道（SO）相互作用的双子带模型下考虑了Datta-Das自旋晶体管中的电子输运，研究了子带间SO耦合对自旋晶体管工作的影响.从该模型出发，其中SO耦合常数被视为参数，我们表明，子带间SO相互作用强烈影响的普通电导振荡预测的晶体管与单占有。有趣的是，我们发现，即使在子带内SO相互作用的情况下，电导振荡作为子带间SO耦合常数的函数。这一现象被解释为自旋翻转的子带间跃迁的结果。接下来，我们考虑了基于栅控Al $_{0.48}$ In $_{0.52}$ As/Ga $_{0.47}$ In $_{0.53}$ As双量子阱的自旋晶体管模型，其中SO耦合常数由薛定谔-泊松方法确定。我们发现，SO耦合常数迅速改变周围的$V_g=0$，这是理想的自旋晶体管操作。我们表明，高电子密度的子带间SO相互作用开始发挥主导作用。这种相互作用的有力证据是栅极电压$V_g=0$的电导降低，这导致开/关电导比降低。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall
Phase coherent quantum mechanical spin tranport in a weakly disordered quasi one-dimensional channel
转移矩阵技术被用于模拟门控电子自旋干涉仪的弱无序准一维通道中的相位相干自旋输运[Datta和Das，Appl.Phys.Lett.，56，665（1990）]。它包括干涉仪通道中的轴向磁场（由铁磁接触引起）、Rashba自旋轨道相互作用和弹性（非磁性）杂质散射的影响。我们表明，在轴向磁场的存在下，非磁性杂质可以导致自旋弛豫的方式类似于Elliott-Yafet机制。的干涉仪的电导振荡的振幅和相位，和自旋电导极化的程度，被发现是相当敏感的接触处的界面势垒的高度，以及强度，位置和性质（吸引或排斥）的只是一些弹性的非磁性杂质在通道中。这会严重阻碍自旋干涉仪的实际应用。
2003-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Spin polarization of electrons with Rashba double-refraction
我们演示了如何在半导体异质结构中的Rashba自旋轨道耦合可以产生和控制自旋极化电流没有铁磁引线。其核心思想是利用电子束在非零入射角下的自旋双折射。存在自旋-轨道耦合的区域将源极和漏极分开而没有自旋-轨道耦合。我们展示了如何传输和光束的自旋极化严重依赖于入射角。当入射角大于某一极限角时，透射率减半，出现明显的自旋极化。当输入电流未极化时，增加自旋轨道耦合可以获得输出电流强度和自旋极化的调制。我们的分析表明，实现自旋场效应晶体管的基础上只有一个模式的传播与自旋轨道耦合的区域的可能性。其中原始Datta和Das设备[Appl.Phys.Lett. { \bf 56}，665（1990）]使用源自具有正交自旋的两个模式之间的干涉的自旋-进动。
2004-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay between resonant tunneling and spin precession oscillations in all-electric all-semiconductor spin transistors
我们研究了耦合到两个量子点接触的自旋晶体管作为自旋注入器和检测器的传输特性。在Fabry-Perot机制中，传输由隧道势垒之间形成的准束缚态介导。有趣的是，Rashba类型的自旋-轨道相互作用可以通过这样一种方式进行调节，即非均匀的Rashba场可以在样品的不同点上指向不同的方向。我们讨论了自旋守恒和自旋翻转转变的自旋轨道角的方向增加，从平行到反平行配置。自旋进动振荡被清楚地看作是中央通道长度的函数。值得注意的是，我们发现，这些振荡与法布里-珀罗运动相结合，产生准周期传输在纯一维的情况下。此外，我们考虑了更现实的情况下，在横向方向上的有限宽度，并发现相干振荡变得恶化为中等值的自旋轨道强度。我们的研究结果，然后确定的确切作用的Rashba子带间耦合势的法布里-珀罗-Datta-Das混合振荡。
2016-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analysis of electric-field-induced spin splitting in wide modulation-doped quantum wells
我们在包络函数近似的框架下分析了电场诱导自旋分裂的正确包含。我们认为，Rashba效应应包括在一个多频带的方法，而不是常用的Rashba长期依赖于k和电场的对角项的宏观势的形式。指出子带中电场的期望值有时并不唯一，因为对于自旋分裂的子带分量，期望值甚至可以具有相反的符号。讨论了具有Dresselhaus项的对称量子阱以及界面对自旋分裂的影响。我们采用了一个行之有效的多频带的方法，以广泛的调制掺杂的InGaSb量子阱与强内置电场的界面区域。我们展示了一个有效的机制，用于开关的Rashba分裂的电场是一个数量级小于本地内置的字段，确定的Rashba分裂。我们的研究结果的影响，自旋电子器件，特别是Datta-Das自旋晶体管和建议的修改，进行了讨论。
2008-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Filtering and analyzing mobile qubit information via Rashba-Dresselhaus-Aharonov-Bohm interferometers
自旋为1/2的电子被散射通过一个或两个由一维线连接的量子点组成的钻石状环，并受到Aharonov-Bohm通量和（Rashba和Dresselhaus）自旋轨道相互作用的影响。由于每个菱形的两个分支之间具有一定的对称性，并且通过对电场和磁场（或菱形形状）进行适当的调谐，该装置完全阻挡具有一个极化的电子，并且仅允许具有相反极化的电子被传输。这些极化的方向可由这些场调节，并且不依赖于散射电子的能量。对于每个范围的场，可以调整设备的位置和键能，使得完全极化的电子的传输接近于1。因此，这些设备作为理想的自旋过滤器，这些电子可以被视为移动量子比特;设备在输出电子的旋量上写入明确的量子信息。该设备还可以读取写入入射极化电子上的信息：通过该设备的电荷传输包含有关此极化的全部信息。双金刚石器件也可以作为Datta-Das自旋场效应晶体管的实现。
2011-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin transistor built on 2D van der Waals heterostructures
自旋晶体管（其通断操作通过电场控制的自旋取向1实现）如果实现，则可以通过实现更快和更节能的性能以及非易失性数据存储2、3来彻底改变现代电子设备。由Datta和Das 1提出的依赖于半导体沟道中的电场控制的自旋进动的原始提议面临着重大挑战，包括低效的自旋注入、自旋弛豫和自旋进动角的扩展4、5。最近在二维磁性绝缘体CrI 3中的磁场切换为6-8阶和自旋过滤为9-12阶的演示激发了自旋晶体管的新工作原理。在这里，我们展示了基于双栅石墨烯/CrI 3隧道结的自旋场效应晶体管。这些设备显示出双极晶体管的行为和隧道磁阻广泛可调门时，CrI 3磁性隧道势垒进行反铁磁-铁磁自旋翻转过渡。在自旋翻转转变附近的恒定磁偏置下，栅极电压可以以大的滞后在高电导状态和低电导状态之间重复地改变器件。这种新的自旋晶体管概念的基础上的电场控制的自旋翻转过渡的磁隧道势垒是免疫的接口缺陷，并允许自旋注入，控制和检测在一个单一的设备。
2018-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-electric all-semiconductor spin field effect transistors
Datta和Das设想的自旋场效应晶体管打开了自旋信息处理的大门。虽然半导体中电子自旋的相干操纵现在是可能的，但用于信息处理的功能性自旋场效应晶体管的实现尚未实现，这是由于几个基本挑战，例如由于电阻失配导致的低自旋注入效率、自旋弛豫和自旋进动角的扩展。因此，已经提出了替代的自旋晶体管设计，但是这些设计与场效应晶体管概念不同，并且需要使用光学或磁性元件，这对并入集成电路造成了困难。在这里，我们提出了一个全电和全半导体自旋场效应晶体管，其中这些障碍是克服采用两个量子点接触作为自旋注入器和检测器。独特的工程架构的自旋轨道耦合的量子点接触和中央半导体沟道，实现完全控制的电子自旋-自旋注入，操纵和检测-在一个纯粹的电气方式。这种器件与大规模集成兼容，并有望成为未来用于信息处理的自旋电子器件。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
