电子在转弯时被捕获 – 物理世界

受到飞机机翼周围空气流动的启发，美国研究人员首次对围绕急弯流动的光激发电子进行了成像。 由于这种弯曲经常出现在集成光电电路中，因此观察电子的“流线”可能会导致电路设计的改进。

80 多年前，物理学家威廉·肖克利 (William Shockley) 和西蒙·拉莫 (Simon Ramo) 从理论上证明，当电子绕着弯曲处移动时，它们的流线会受到局部压缩，从而产生热量。 但到目前为止，还没有人直接测量过这种效应，因为通过工作装置观察电子光电流（即光感应的电流）的流线非常困难。

在新作品中，描述了 诉讼中的国家科学院院士，由物理学家领导的研究人员 纳撒尼尔·加博 和 大卫梅斯 的 加州大学河滨分校 在钇铁石榴石（YIG）基板上构建了由铂层制成的微磁性异质结构装置，并将其置于旋转磁场中。 然后，他们将激光束照射到 YIG 上，使设备升温并引发一种称为光能斯特效应的现象。 正是这种效应产生了光电流。

观察整体流线格局

梅斯解释说，通过改变外部磁场的方向，该团队“注入电流，这样我们不仅可以控制其源位置，还可以控制其方向”。 更重要的是，他补充道，“事实证明，当你一遍又一遍地测量电子响应时，你最终会观察到流线的整体模式。”

为了证明他们的技术的威力，研究人员在一种称为电箔的改良设备上重复了实验，该设备使他们能够扭曲、压缩和扩展光电流流线，就像飞机机翼扭曲、压缩和扩展空气流一样。 在这两种情况下，流线代表在每个点产生最大响应的流动方向，正如肖克利和拉莫定理所预测的那样。

“早在 1930 世纪 XNUMX 年代末，这两位杰出的物理学家就意识到，设备中的自由电荷不必到达电极即可引发电响应，”Mayes 说道 物理世界。 “相反，由于库仑力，自由电荷的运动将影响设备中的所有其他电荷。

“肖克利和拉莫能够证明，流线不仅说明了设备的‘首选’电流方向，而且还代表了流过设备的电流模式，就好像我们只是对设备的一端施加了偏置并将其接地一样。其他。”

避免热点

加博尔指出，能够确定电流流线在设备中被压缩的位置可以帮助电路设计人员避免产生此类局部热点。 他说：“我们的研究结果还表明，电路中不应该有急剧弯曲的特征。”他补充说，逐渐弯曲的电线“目前还不是最先进的”。

首次观察到自旋能斯特效应时电子升温

研究人员现在正在探索提高技术分辨率的方法，同时测试新设备和材料。 特别是，他们希望测量“特斯拉阀门”等几何形状装置的流线，该装置限制电子在一个方向上流动。

“我们的测量工具是一种可视化和表征电荷流光电器件的强大方法，”Gabor 说。 “我们希望将我们的想法推进到新兴材料，包括磁能斯特效应和非常规电流流动行为。”

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/electrons-caught-going-around-the-bend/