基于自旋极化电子的自旋电子器件在速度、尺寸和功耗方面具有极其显著地优势。能带自旋分裂不仅可以通过外部磁场和电子自旋的耦合引起的塞曼效应来实现，也可以在零磁场下通过晶体的反演非对称性所引入的自旋轨道耦合（SOC）来实现。在半导体中如何利用SOC实现对自旋的高效产生、操纵和检测是实现新型半导体自旋电子器件的关键问题。在低维半导体中，SOC被认为是由结构反演不对称性（SIA）和体反演不对称性（BIA）分别诱导的Rashba项和Dresselhaus项所引起。BIA来源于体材料晶体本身所缺乏的空间反演对称中心，其主要取决于晶格尺寸、温度和电子态密度。而SIA通常是由于与晶格相关的内在异质结构而引起的空间反演对称中心的破缺所引起，如非等效的正反向界面、非对称的量子阱掺杂、非对称的量子阱结构、以及外部或内建电场的存在等。因此，与Dresselhaus SOC相比，Rashba SOC吸引了更多的关注，因为它可以通过人工微结构的设计来调整，并通过施加栅极电压来调制。 

　　近年来，随着成本的降低，制备工艺的简化以及压电性能的提高，ZnO纳米线在紫外光电子学、透明高功率电子学、压电传感器等领域的应用受到了越来越多的关注。ZnO具有广泛的应用前景，带隙为3.4eV，激子束缚能为60meV，对未来自旋电子器件的室温操作有很大的益处。由于自旋弛豫时间长，人们还注意到ZnO薄膜和量子点在自旋电子器件中可能具有较好的应用前景。在正应力作用下，由于非中心对称ZnO 纳米线纤锌矿结构中的压电效应，在异质结或界面的纳米线处感应出压电极化电荷和压电势，其中压电势可以作为栅极电压来调整和控制电流例如压电场效应晶体管，应变门控晶体管，压电逻辑器件等压电器件。这就是王中林教授2007首次提出的压电电子学效应。值得关注的是，压电势能在静压力或应变下稳定保持下来，不仅保证了未来自旋电子器件的稳定性，而且还不需要任何额外的能耗。而施加外部电场不仅需要电源，还容易导致背景噪声或导致测量过程中器件的短路，特别是对于纳米自旋电子器件。因此，使用内部压电势而不是外部栅极电压来操纵纳米线中的Rashba SOC将是一个很好的尝试。如果自旋电子器件的性能可以通过使用简单的外部应变所引入的压电电子学效应来实现高效的调节，则未来的自供电纳米自旋电子器件将是非常值得期待的。 

　　近日，在中科院北京纳米能源与系统研究所所长、美国佐治亚理工学院终身校董事讲席教授王中林院士的指导下，朱来攀博士，张岩教授等研究人员在柔性衬底上生长出大面积的ZnO纳米线阵列，并制备了简单的ZnO/P3HT界面，使其有效地产生结构反转不对称性，从而诱发Rashba SOC。为了研究基于ZnO/P3HT的器件中的Rashba SOC，研究人员使用了圆偏振光电流效应（CPGE），这是一种灵敏的探测室温下自旋轨道耦合强弱的方法。利用简单弯曲器件而引起的ZnO 纳米线内在压电势，研究还惊奇的发现Rashba SOC可以被有效地调控，在0.8％的压缩应变下Rashba SOC强度增加了2.6倍。该研究首次利用压电电子学效应实现了对自旋的有效操纵，为大规模柔性压电自旋电子器件的发展开辟了新的研究方向。相关研究工作发表于近期的ACS Nano上 (http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.7b08618)。 

(a) 柔性-压电-自旋电子学三相耦合示意图。(b) 器件结构和测量方法示意图。(c) 所测量光电流在不同应变下随四分之一波片相位角的变化关系。(d) CPGE光电流幅值随应变的变化关系。