半导体自旋电子学（semiconductor spintronics），理学-物理学-凝聚态物理学-半导体物理学-〔基本理论〕，利用半导体中载流子的自旋（或自旋和电荷）自由度，在一块芯片上同时实现信息的逻辑运算、通信和存储功能研究的学科。在半导体自旋电子学兴起之前，基于金属的自旋电子学已经取得了丰硕的成果，如巨磁阻效应和隧穿磁阻效应的发现大大提高了信息存储密度。但金属自旋电子学在自旋逻辑方面却有内在瓶颈，这主要是因为在金属中载流子自旋寿命和自旋扩散长度都很小，不利于自旋的传输和调控。这些问题在半导体中有望得到解决，半导体自旋电子学由此应运而生。通常将半导体自旋电子学的源头追溯到1990年S.达塔[注]和B.达斯[注]提出自旋场效应晶体管概念，器件功能的实现涉及自旋注入、传输、调控和探测等过程，如图1所示。a 结构示意图 b 典型的探测端电压随栅压的震荡曲线图1 自旋场效应晶体管为了实现半导体自旋电子学的研究目的，必须要在半导体中产生自旋极化，即不平衡的自旋载流子浓度。在解决这个问题的过程中，已经取得了一系列研究成果，加深了对许多物理效应和物理过程的理解。