请问研究磁电子学材料与器件需要哪些仪器和设备？

自旋-电子器件有金属型的自旋网器件和磁隧道二极管，有半导体型的自旋FET和亚微米GaMnAs磁悬臂（有高灵敏度的扭转力矩）等。自旋极化电流的大小可通过改变电子的自旋来加以控制，从而可实现自旋-电子器件。所谓自旋极化电流，也就是其中所有电子自旋的取向都是一致的电流。自旋、质量和电荷都是确定电子特性的基本参数，在外磁场中电子的能量与自旋矢量相对于磁场的取向有关，自旋向上和自旋向下的电子具有不同的能量；在铁磁体中, 很大部分区域内电子的自旋取向都相同, 当电流通过铁磁体时, 一些自旋取向的电子将受到阻碍, 从而可得到自旋极化电流。为了制造自旋-电子器件，就应当首先获得磁性半导体。磁性半导体分为铁磁半导体和稀磁(半磁)半导体(DMS)；铁磁半导体中含有磁元素阵列，稀磁半导体是非磁半导体与磁性物质 (过渡金属或稀土金属) 的合金(1~20%磁离子处在替代位置)。

很多的。大体来看，

有几种类型，一种是作为传统的永磁，软磁开发和研究,一般都是大块体的，一般广泛用于电机的定，

零件，需要冶金和磁

。兰州大学，北京科技大学，四川大学，南昌大学，中科院物理所，钢铁研究总院，金属所等等都有相关研究。

还有是磁性薄膜类，是用磁性半导体，磁旋阀，隧道结等磁性薄膜来制备计算机的部件以及磁记录读头。此类材料研究除了需要材料基础知识，铁磁

以外，还需要量子物理知识。南京大学，中科院物理所，南开，北京大学等等都有相关研究。

此外，核磁共振、磁制冷也是热门。

近日，东京理工大学材料科学家进行的一项研究表明，在没有大规模磁排序的情况下，新型磁性半导体中存在大规模的异常霍尔电阻，这也验证了最近的理论预测。他们的发现为反常霍尔效应提供了新的见解，这是一种以前与长程磁序相关的量子现象。

带电粒子（如电子）在电场和磁场的影响下移动时，可以表现出相互影响的方式。例如，当磁场垂直于载流导体的平面时，内部流动的电子由于磁力而开始侧向偏离。很快，导体两端就会出现电压差，这种现象被称为“霍尔效应”。

然而，霍尔效应并不一定需要摆弄磁铁。事实上，它可以在具有长程磁性有序的磁性材料中直接观察到，例如铁磁体。这种现象被称为“反常霍尔效应”（AHE），似乎是霍尔效应的近亲。但是，它的机制更复杂。目前，最被接受的说法是，AHE 是由电子能带的一种被称为“贝里曲率”的特性产生的。

磁性排序对AHE来说是必要的吗？最近的一个理论表明并非如此。出于好奇，内田博士和他在日本的合作者决定对这一理论进行测试。

他们研究了一种新的磁性半导体EuAs的磁特性，该材料仅具有一个奇特的扭曲三角形晶格结构，并观察到23K以下的反铁磁（AFM）行为（相邻的电子自旋排列在相反的方向）。此外，他们观察到，在有外部磁场的情况下，该材料的电阻随温度急剧下降，这种行为被称为"巨大的磁电阻"（CMR）。然而，更有趣的是，CMR甚至在23K以上也被观察到，在那里AFM的秩序消失了。

更加令人惊讶的发现就是霍尔电阻率随温度升高，在70K时达到顶峰，远远高于AFM排序温度，这表明在没有磁性排序的情况下，大型AHE也是可能的。为了了解这种现象的产生原因，研究小组进行了模型计算。结果显示，这种效应可以归因于三角晶格上的自旋簇对电子的倾斜散射，在这种“跳跃制度”下，电子不流动，而是在原子之间“跳跃”。

研究人员表示，这些结果使我们能更加了解磁性固体内部电子的奇怪行为。新发现有助于阐明三角晶格磁性半导体，并有可能打开一个新的研究领域。

该研究论文题为“Above-ordering-temperature large anomalous Hall effect in a triangular-lattice magnetic semiconductor”，已发表在 Science Advances期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl5381

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