电荷具有霍尔效应，你知道自旋也有霍尔效应吗？

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自旋电子学（图片来源：Bart van Wees）

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自旋电子学的到来

半导体、晶体管以及集成电路作为20世纪的重大发明，使得电子学的发展发生质变，同时也为微电子学的发展奠定了基础。这些都是利用了电子电荷的这一特性。

随着技术的进一步发展，电子电荷量子效应和热效应带来的负面影响也暴露出了很多问题，人们开始关注电子的另一个重要特征——自旋。

自旋概念的提出要追溯到1925年，莱顿大学的George Uhlenbeck和Samuel Goudsmit在发表的德文文章中提出自旋。近30多年来与自旋相关的电子学得到了极大发展并且发展了很多新的分支，如自旋电子学或磁电子学等。

从巨磁电阻（2007年诺贝尔奖）到隧道结磁电阻，再到庞磁电阻，自旋动量矩转移以及自旋轨道力矩等，与自旋相关的物理迎来了广阔的前景，其中自旋霍尔效应也占有重要地位。

自旋霍尔效应的原理

自旋霍尔效应简单说来就是在横向电场的作用下，纵向产生自旋流的效应。这是由于自旋轨道的相互作用使电荷流和自旋流产生耦合（自旋和轨道间的耦合作用会对不同自旋的电子产生不同的偏转作用），从而导致了自旋霍尔效应。

实验上，当在某一具有强的自旋轨道耦合作用的材料中，纵向方向通过未极化的电流时，在横向方向将会产生纯自旋流，同时需要强调的是，纵（横）向方向没有净电荷的积累。