射頻微波探測器是微波系統(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，隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展，對未來微波探測器提出了更高的需求，如對微弱信號（μW以下）的高靈敏度檢測，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構(gòu)建微波探測器，有望解決上述挑戰(zhàn)。
近期，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所曾中明團(tuán)隊與國內(nèi)外科學(xué)家合作在基于電子自旋特性的微波探測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)異的微波探測性能：在1 nW的微弱信號作用下，其探測靈敏度高達(dá)75,400 mVmW-1，是半導(dǎo)體Schottky 二極管探測器探測極限的20倍。同時，該器件體積是半導(dǎo)體微波探測器的1/50，易于集成。
此外，該器件可在零磁場下工作，消除了對外加磁場的依賴，簡化了器件結(jié)構(gòu)，降低了功耗。該研究結(jié)果為設(shè)計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和國家自然科學(xué)基金資助。
（a）器件結(jié)構(gòu)及測試原理示意圖；（b）不同外加偏置電流作用下的微波響應(yīng)曲線。
