由斯洛伐克科学院物理学家引领的欧洲合作研究团队，提出控制石墨烯中自旋流的新策略，即通过与铁电In₂Se₃单层材料耦合实现。研究利用第一性原理与紧束缚模拟证实，In₂Se₃的铁电开关特性可反转石墨烯自旋流方向，扮演电自旋开关角色。这一发现为开发节能、非易失且无需磁体的自旋电子器件开辟新路径，标志着在制造控制自旋纹理的下一代自旋逻辑与存储系统方面取得关键进展。

石墨烯/In₂Se₃异质结构输运器件的特性，展现了自旋手性转换。

自旋电子学作为纳米电子学前沿方向，旨在利用电子自旋传输处理信息，相较于传统电荷基电子器件，有望大幅降低功耗与散热需求，提升运行速度并实现非易失性数据存储。然而，如何在不依赖外部磁场条件下，实现对自旋流精确、低能耗电控，成为制约该领域发展的根本障碍。二维材料，尤其是石墨烯，因其卓越电子迁移率与较长自旋弛豫时间，成为自旋电子学理想候选，但其较弱固有自旋轨道耦合限制了直接控制。为此，研究人员探索将石墨烯与其他二维材料堆叠形成范德华异质结构，通过邻近效应赋予新功能。

研究团队提出新型石墨烯/In₂Se₃异质结构平台，利用In₂Se₃铁电极化邻近效应调控石墨烯自旋轨道耦合。他们发现，翻转In₂Se₃极化方向可反转Rashba-Edelstein效应符号，改变自旋纹理手性与自旋流方向，且无需磁场，能量消耗极低。研究还考察了两种构型异质结构，发现反转In₂Se₃铁电极化方向会反转电荷-自旋转换系数符号，实现自旋流电“手性开关”功能。这一成果为基于石墨烯的铁电开关控制自旋晶体管提供理论基础，有望推动低能耗、高速自旋逻辑与存储器件发展。

更多信息： Marko Milivojevic 等人，《In₂Se₃ 近邻修饰石墨烯中自旋电流的铁电开关控制》，Materials Futures ( 2025 )。