自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Spin-FET）， 也稱為自旋偏振(極化)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，這是一種半導(dǎo)體自旋電子器件。  

1.基本結(jié)構(gòu)和工作原理：

自旋FET是1990年由Datta和A.Das提出來的。其基本結(jié)構(gòu)見圖示，參與導(dǎo)電的是InAlAs/InGaAs異質(zhì)結(jié)形成的高遷移率二維電子氣（2-DEG）；鐵磁電極S和D具有相同的極化方向（即其中電子自旋的取向相同），以注入和收集自旋極化的電子；柵極電場(chǎng)使溝道中高速運(yùn)動(dòng)的電子的自旋發(fā)生進(jìn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)自旋變成反平行時(shí)即被D極排斥而不導(dǎo)電——D極排斥作用的強(qiáng)弱決定于自旋進(jìn)動(dòng)的程度，從而S-D電流受到柵電壓的控制。

2.長(zhǎng)處和應(yīng)用：

①因?yàn)樽孕鼺ET是通過自旋的翻轉(zhuǎn)來控制電流的，所以這種工作方法所需要的能量很低，而且速度也很快（比普通FET通過驅(qū)趕[耗盡]電子的方法要快得多）。

②這種自旋FET結(jié)構(gòu)促進(jìn)了自旋電子器件的半導(dǎo)體化，從而可利用先進(jìn)的微電子工藝技術(shù)、可融合自旋電子器件與光電子器件以及發(fā)展出新型的光學(xué)器件（如超快速開關(guān), 可編程的全自旋電子型微處理器）；并且最終可望把邏輯、存儲(chǔ)和通信等功能融合在一塊芯片上, 成為新型的多功能電子器件。

③發(fā)展半導(dǎo)體自旋電子器件可能是開發(fā)量子計(jì)算機(jī)等量子信息機(jī)器的切實(shí)可行的途徑，因?yàn)榱孔游皇窍喔莎B加狀態(tài), 自旋電子量子位（自旋向上和自旋向下的態(tài)的疊加狀態(tài)）比起基于電子電荷的量子位, 在相干性(維持相干疊加狀態(tài)的能力)上可獲得較長(zhǎng)的相干時(shí)間（由于自旋之間的作用力很弱, 而且是短程力），并且采用n-型半導(dǎo)體可排除空穴自旋的不良影響。

3.實(shí)現(xiàn)自旋FET的困難：

①如何將自旋電流從鐵磁電極S高效率地注入半導(dǎo)體？——這可利用“磁性半導(dǎo)體”來實(shí)現(xiàn)，這種半導(dǎo)體可通過較低電壓來控制它在非磁狀態(tài)和鐵磁狀態(tài)這兩種狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換（自旋開關(guān)），并且可用作為自旋過濾器（讓一種自旋狀態(tài)通過, 阻止另一種自旋狀態(tài)通過）。但是磁性半導(dǎo)體的制備現(xiàn)在尚不成熟。

②半導(dǎo)體自旋電子器件對(duì)磁性半導(dǎo)體的基本要求是：電子的自旋極化狀態(tài)在穿越半導(dǎo)體或進(jìn)入另一種材料時(shí), 要能很好地保持不變, 即自旋極化喪失的速度要慢, 自旋電流的極化要能長(zhǎng)時(shí)間維持——自旋相干時(shí)間要長(zhǎng)。這種要求也就