北航新闻网3月12日电（航宣）近日，杭州市北京航空航天大学国际创新研究院自旋芯片与技术全国重点实验室赵巍胜教授团队与巴黎萨克雷大学Albert Fert教授团队合作，在轨道电子学领域取得重要进展。团队提出了一种基于光诱导轨道流产生并发射太赫兹的新实验方法，在Ni/NM/MgO多层膜体系中发现了光诱导的超快轨道流，实验获得了轨道载流子速度和轨道退相干时间。此工作为下一代集成电路器件研制开辟了新方法。2024年3月6日，相关研究成果以“Orbitronics: light-induced orbital currents in Ni studied by terahertz emission experiments”为题在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）杂志。

近期的一些研究发现，电流能够通过轨道霍尔效应或轨道Rashba-Edelstein效应形成轨道流，并能够对磁化产生转矩，即形成轨道矩。根据Onsager倒易关系，轨道霍尔效应或轨道Rashba-Edelstein效应的逆效应能够将轨道流转化为电荷流。研究团队通过太赫兹光谱的方法探测到Ni/NM/MgO多层膜中光诱导的轨道-电荷转换，通过分析Ni/Cu/MgO多层膜中Cu对太赫兹发射谱的影响，发现在Cu/MgO界面处轨道流通过逆轨道Rashba-Edelstein效应形成超快电荷流。

图1 MgO/NM/CoFeB与MgO/NM/Ni的太赫兹发射比较

图2 自旋/轨道-电荷转换概念图及Cu厚度对MgO/Cu/Ni的太赫兹发射的影响

北航许涌副教授、张帆副研究员、巴黎萨克雷大学Henri-Yves Jaffres教授是本论文的共同第一作者，北航赵巍胜教授、巴黎萨克雷大学Albert Fert教授为论文共同通讯作者。该工作获得国家重点研发计划、国家自然科学基金等支持。

近年来，北航自旋芯片与技术全国重点实验室致力于低功耗高速自旋电子器件的技术研发，在物理机制、材料制备、器件工艺等层面都取得了一系列进展，已经在《自然·电子》（Nature Electronics）、《自然·通讯》（Nature Communications）等国际顶级期刊上发表一系列高水平论文。

杭州市北航国际创新研究院自旋芯片与技术全国重点实验室位于杭州市余杭区的北航杭州国际校园。实验室瞄准集成电路国家重大战略需求，持续发挥原始创新策源地、高端人才蓄水池、科技成果孵化器的重要作用，有力服务高水平科技自立自强。

论文原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-46405-6

附：我校论文共同第一作者和共同通讯作者简介

共同第一作者

许涌

北航集成电路科学与工程学院副教授，博士生导师，自旋芯片与技术全国重点实验室主任助理。研究方向为自旋电子学，主持国家自然科学基金青年项目、国家重点研发计划子课题。发表Nat. Commun., Adv. Mater.等国际高水平SCI论文40余篇。担任一批国际重要SCI期刊审稿人。

张帆

北航合肥创新研究院特聘副研究员。从事自旋太赫兹、同步辐射红外光谱应用等相关方向研究，发表Nat. Commun.,Applied Ctalysis B, Chemical Communications等SCI期刊论文20余篇。主持国家自然科学基金青年基金1项，参与多项国家自然科学基金等项目。

共同通讯作者

赵巍胜 北京航空航天大学教授、博导，IEEE Fellow（2018）

长期从事自旋电子学、新型信息器件、非易失存储器等领域的交叉研究，2013年归国后开展超低功耗自旋存储及逻辑相关研究领域，提出了将自旋轨道矩与自旋转移矩结合实现高速读写的新型自旋电子存储器件，研制了基于钨薄膜的超高隧穿磁阻效应隧道结器件，实现了反铁磁自旋存储器件的全电学读写。

主持国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划等项目。近五年以第一或通讯作者在 Nature Electronics、Proceedings of the IEEE、PRL、PNAS 等高档次期刊或IEDM等顶级会议发表论文300余篇，其中ESI高被引论文15篇，总索引超过 22000次，H因子77，国际会议邀请报告120余次，专利150余项。现任工信部“空天信自旋电子”重点实验室主任，IEEE Fellow Selection Committee委员，欧盟杰出研究学者项目（ERC）评委会委员，《集成电路与嵌入式系统》期刊总主编。2020-2022年连续入选爱思唯尔(Elsevier) “中国高被引学者”。获科学探索奖，华为奥林帕斯先锋奖，中国电子学会优秀科技工作者，中国电子学会自然科学一等奖、二等奖和中国仪器仪表学会技术发明一等奖（均为第一完成人）。

（审核：李建伟）