[科普中国]-自旋流检测

自旋流检测也叫自旋检测是指检测元件内部自旋极化现象，确定电子的自旋极化率。自旋检测有光学和电学检测两种方法。光学检测方法是比较成熟的，也取得了很大的进展。电学检测半导体内自旋极化是利用半导体/铁磁界而的自旋相关输运性质。

原理自旋霍尔效应为自旋流的产生与探测提供了新的途径与方法，因其逆自旋霍尔效应能够将自旋流转化为电流，从而使得难以测量的自旋流可以直接用电学方法测量1。利用自旋霍尔效应在半导体中产生自旋流的方法也可以实现自旋电子的注入自旋电子从铁磁物质注入金属也可获得较高的极化率。在半导体量子结构中，还有自旋产生与注入的其他方式，圆偏振光所激发的自旋转移；铁磁材料向半导体的自旋极化注入；自旋filter效应所导致的自旋极化等等。

检测方法自旋检测有光学和电学检测两种方法。光学检测方法是比较成熟的，也取得了很大的进展。

Fiederling2和Ohno3分别进行了自旋极化的光学检测实验研究，分别是利用自旋极化的发光二极管和EL谱测量

自旋极化的发光二极管

光的偏振度，从而确定电子的自旋极化率。光学方法最大的优点是可以避免其他电学效应的影响。

电学检测半导体内自旋极化的最直接的方法是利用半导体/铁磁界而的自旋相关输运性质。这种自旋阀方案的收集电极采用欧姆接触，仍然存在电导率失配的问题。看起来，仍然需要采用半导体/铁磁的弹道接触或者隧穿接触。另外，势垒还必须足够薄，保证自旋极化电子能隧穿到铁磁电极，否则将会在半导体内弛豫。除此之外，排除低温下半导体的弱局域化和局部Hall效应的干扰也是电学方法检测自旋极化率的难点。4

自旋极化率在量子力学中，自旋（英语：Spin）是粒子所具有的内禀性质，其运算规则类似于经典力学的角动量，并因此产生一个磁场。虽然有时会与经典力学中的自转（例如行星公转时同时进行的自转）相类比，但实际上本质是迥异的。经典概念中的自转，是物体对于其质心的旋转，比如地球每日的自转是顺着一个通过地心的极轴所作的转动。

自旋极化率是指在一定条件下让电子、原子核等带电粒子的自旋方向都朝向某一个特定的方向排列，从而产生产生磁性的几率。

相关研究强地杂波背景给微动目标检测带来很大困难，为此，张伟等5在详细分析距离向压缩数据域自旋目标回波特性基础上，提出了基于双通道合成孔径需达相位中心偏置天线（SAR/DPCA）和沿航迹干涉（ATI）杂波抑制的两类自旋目标检测方法，并作比较分析。在DPCA模式下，微多普勒频率沿频率轴有一整体平移量，其与目标自旋中心的方位向坐标成正比，由此可在估计目标微动参数的同时对其定位；在ATI模式下，不能直接由干涉信号虚部作时频变换来获取微多普勒特征，为此提出了一种基于干涉信号虚部重建自旋目标复信号的微多普勒提取方法。从避免微多普勒模糊的角度，指出在较小基线长度的情况下，ATl模式较DPCA模式对需达脉冲重复频率（PRF）的要求更宽松，更适宜于大旋翼类目标检测不同模式卜的仿真数据验证了理论分析和所述方法的正确性。

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学