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進入低耗能「自旋電子學」 下一代半導體材料
德國克勞蒂雅-菲斯（Claudia Felser）教授今天獲頒科技部第八屆杜聰明獎，其研究的自旋電子學被國內學者譽為下一代的半導體新穎材料。（記者湯佳玲攝）
〔記者湯佳玲／台北報導〕來自產業界的台大物理系課座副研究員林育中說，自旋電子學元件具有低耗能與不會牽涉到原子結構的破壞，可靠性高，所需能量是傳統半導體材料的千分之一。未來手機充電一次就能使用3年，將帶動下一代產業技術。
科技部今天頒發第8屆杜聰明獎，兩位德籍得主雷諾瓦塞（Rainer Waser）與克勞蒂雅-菲斯（Claudia Felser）都是從事半導體材料的研發，其中菲斯教授更以「自旋電子學」摘下殊榮，研發出「赫斯勒化合物」，在電子傳遞上能夠大幅節省能源的消耗。
台大物理系課座副研究員林育中表示，電子有「電荷」與「自旋」兩個特性可被應用在電子元件中，但是過去的半導體業都只利用「電荷」來產生電子、傳遞與儲存訊息。隨著物理學的進展，已對自旋越來越了解，例如2007年諾貝爾物理獎題目正是「巨磁阻」，可以用在磁碟的讀取，而手機內的電子羅盤、陀螺儀，以及未來穿戴式裝置所需的感測器，都會用到電子自旋的磁矩特性。他說，甚至物聯網世界，譬如智慧電網中，應用電子自旋特性的磁阻感測器就可用來偵測電流。
他說，傳統半導體領域中，自旋電子學首先被應用於記憶體。磁阻隨機存取記憶體（MRAM）已經量產應用在航太、高端汽車零件；進化版的自旋轉矩移轉隨機存取記憶體（STT RAM）電流更低、尺寸更小，預計兩年內就會被導入半導體製程，首先應用於嵌入式動態隨機存取記憶體（DRAM），及嵌入式靜態隨機存取記憶體（SRAM）。尤其是中央處理器嵌入STT RAM，將能填補過去尺寸無法微縮的空缺。
林育中表示，自旋電子學也能用在電晶體，作為邏輯運作，未來半導體是以電子自旋來傳遞訊息，而不是目前用金屬線傳遞訊息，耗能更低，是節能技術；加上是電子自旋轉矩的轉動，不會牽涉原子結構的配壞或重組，所以可靠性高，認為是下一代的半導體材料，各國已經戮力投入。
