近日，山东师范大学物理与电子科学学院王传奎教授课题组在物理国际著名期刊《Applied Physics Letters》发表题为“Realizing sub-6-nm-channel high-performance spin field-effect transistors in lateral Sc2CHO/Sc2CHF/Sc2CHO heterojunctions”的学术论文，该论文被选为编辑精选文章（Editor's Pick）。山东师范大学为论文第一署名单位，博士研究生王绍贤为第一作者，通讯作者为王传奎教授和张广平副教授。
自旋场效应晶体管(Spin-FET)利用电子的自旋而非电荷作为信息载体，具有功耗低、速度快的特性，被认为是后摩尔时代纳米电子器件的重要候选者。然而，受磁性金属向半导体自旋注入效率低的限制，Spin-FET一直面临难以满足实际应用需求的挑战。本研究创新性地采用二维Sc₂C MXene 材料，并采用表面官能化策略调控其电子结构特性，构建了以铁磁半金属Sc₂CHO作为源漏电极、非磁性半导体Sc₂CHF作为沟道的横向异质结构Spin-FET。该设计有效优化了器件界面性质，在保证器件自旋输运效率的同时，器件自旋极化率被提升至接近100%。
第一性原理计算表明：上述设计的器件在超短沟道(<6 nm)下展现出极低的亚阈值摆幅(超低温下低至39 mV/dec，室温下最低可达82 mV/dec)和超高磁阻比(超低温下超过109%，室温下高于106%)。该研究结果为下一代自旋电子器件的工业设计提供了重要理论参考。
以上研究获得国家自然科学基金面上项目的资助。
论文链接： https://doi.org/10.1063/5.0252146
