自旋场效应晶体管被认为是后摩尔时代进行高速、低功耗信息处理的代表性元器件，自1990年提出以来受到了广泛的关注。其中，栅极调控是实现自旋场效应晶体管开关特性的关键。2009年，韩国研究小组通过电场调控二维电子气中的自旋进动实现了自旋场效应晶体管。然而，向二维电子气材料中注入自旋流是很有挑战性的技术；同时，如果用传统导体代替二维电子气材料作为自旋传输通道的话，静电屏蔽效应又严重限制了电场的调控效率和调控深度。因此，在自旋晶体管中实现高效的栅极调控有重要的科学与实用价值。
清华大学材料学院功能薄膜材料研究团队在长期从事自旋电子学材料研究的基础上，将光这样一种具有便捷、超快特性的手段引入到自旋输运过程中，成功实现了光对材料磁性以及相关器件的磁电输运特性的调控。课题组前期研究表明，基于锰氧化物这一材料体系半金属特性的电子结构，可见光可诱导体系发生电子由自旋向上到自旋向下的自旋态转变，进而实现普通LED光照对材料磁性的调控[Phys. Rev. B 93, 024406 (2016)]。基于这一发现，课题组近期通过对器件通道的部分光照，精准设计并可控制备了一类光栅极自旋晶体管，实现了对自旋晶体管输运特性的光学调控。光照下，栅极区域在光的诱导下产生大量反向自旋，使自旋极化电流在流经栅极区域时自旋相关散射增强，进而带来电阻上升。由于对通道电阻的栅极调控基于光对自旋的激发，相关调控展现出了显著的瞬时性和可循环性。
该工作丰富了自旋晶体管的调控手段，不仅体现了光学手段超快的优势，还使光、电荷和自旋在同一个器件中实现了耦合。光栅极调控还有可能成为继光加热辅助磁翻转（热辅助磁记录）和光互联等正在蓬勃发展的信息技术之后的又一崭新技术。相关结果发表于Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.201604052）上，论文第一作者是材料学院博士生李凡，通讯作者为潘峰团队的宋成副教授，该工作受到国家自然科学基金和国家重点研发计划项目的资助。
论文全文链接为http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201604052/epdf
