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章晓中教授研究组在《Nature》上发表研究成果
我系章晓中教授（通讯作者）和他指导的2007级博士生万蔡华（第一作者）在2011年9月15日出版的《Nature》上发表了有关硅基磁电阻研究的论文《硅基低场磁电阻的几何增强》(Geometrical enhancement of low-field magnetoresistance in silicon)，这是中国首次以第一单位在Nature/Science杂志上刊登磁电阻领域的研究成果, 该研究成果是由章晓中教授研究组独立完成，是该领域中的一项重大突破。
人们在一些非磁性半导体中发现了由非均匀性导致的异常巨大的磁电阻效应（IMR）和线性的磁场依赖关系，因而激起了人们极大的研究兴趣。理论研究认为材料中载流子迁移率的波动导致了IMR。章晓中研究组的研究表明在掺杂浓度极低的硅中，可通过少数载流子注入的方式引入迁移率的空间非均匀性，从而增强IMR效应。经由少子注入，施加一定的电流，可以在硅中产生了一个少子区和多子区的边界（一个动态的p-n结）。在这个边界附近，载流子迁移率的波动被放大，因此磁电阻也得到了极大的增强。利用这一原理，章晓中教授研究组设计了一种硅基IMR的原型器件(图1(a))。通过调控器件的几何结构，这种器件的室温磁场灵敏度显著增强，在0.07特斯拉和0.2特斯拉下分别实现了10％和100％的磁电阻（图1(b)和(c)），接近了商用巨磁阻(GMR)器件的水平。随着器件的微型化和结构优化，器件性能还能继续提升。
这种兼具低场灵敏度和巨磁电阻效应的硅基IMR器件可以覆盖从0.05特斯拉到至少数特斯拉的磁场范围，因而对磁传感器工业具有非常大的吸引力。特别是考虑到该器件是基于传统的半导体硅材料，因而这种器件还可以很方便地集成到传统的硅基微电子工业中，从而推动传统金属基磁电子学向半导体基磁电子学特别是向硅基磁电子学的升级。目前磁传感器/读出磁头由磁性金属材料制造，逻辑控制部件由硅制造，今后采用硅基磁电阻器件，传感器和控制部分可以集成在同一个硅片上。更进一步，考虑到硅是目前制备太阳能电池的主流材料，还可以在同一硅片上制备一个太阳能电池，从而制备出不用外接电源的自驱动磁传感器。硅基IMR器件的发明将对目前的磁传感器和磁存储工业带来革命性的变化。
该工作得到了国家自然科学基金、科技部、教育部的资助。
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