射頻微波探測(cè)器是微波系統(tǒng)中的重要電子器件，在通訊、雷達(dá)、導(dǎo)航、遙感、電子工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究等方面具有廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)未來(lái)微波探測(cè)器提出了更高的需求，如對(duì)微弱信號(hào)（μW以下）的高靈敏度檢測(cè)，以及功耗低和易于小型化、集成化。利用電子自旋特性而不是電子電荷屬性來(lái)構(gòu)建微波探測(cè)器，有望解決上述挑戰(zhàn)。
近期，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所曾中明團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外科學(xué)家合作在基于電子自旋特性的微波探測(cè)器件研究方面取得了新的進(jìn)展。他們利用薄膜制備技術(shù)精確控制納米磁性薄膜的界面特性，巧妙地在“磁性自由層/隔離層/磁性固定層”三明治納米結(jié)構(gòu)中使自由層的磁矩垂直于薄膜平面，而固定層的磁矩平行于薄膜平面（圖a）。由于兩磁性層的磁矩成近90度排列，極大地提高了自旋注入效率。該結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的微波探測(cè)性能：在1 nW的微弱信號(hào)作用下，其探測(cè)靈敏度高達(dá)75,400 mVmW-1，是半導(dǎo)體Schottky 二極管探測(cè)器探測(cè)極限的20倍。同時(shí)，該器件體積是半導(dǎo)體微波探測(cè)器的1/50，易于集成。
此外，該器件可在零磁場(chǎng)下工作，消除了對(duì)外加磁場(chǎng)的依賴，簡(jiǎn)化了器件結(jié)構(gòu)，降低了功耗。該研究結(jié)果為設(shè)計(jì)新型高靈敏的納米微波器件提供了重要指導(dǎo)。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期Nature Communications上（Nature Communications，2016, 7: 11259）。
該研究工作得到了科技部重大儀器專項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金資助。
（a）器件結(jié)構(gòu)及測(cè)試原理示意圖；（b）不同外加偏置電流作用下的微波響應(yīng)曲線。
