自旋電子學（意為自旋傳輸電子學），也被稱為自旋電子學，是對固態設備中電子的固有自旋及其相關磁矩的研究，此外還有其基本電子電荷。自旋電子學領域涉及金屬系統中的自旋電荷耦合；絕緣體中的類似效應則屬于多金屬學的范疇。自旋電子學與傳統電子學的根本區別在于，除了電荷狀態之外，電子自旋被作為另一個自由度加以利用，對數據存儲和傳輸的效率產生影響。自旋電子系統最常在稀薄磁性半導體（DMS）和Heusler合金中實現，在量子計算和神經形態計算領域具有特殊意義。

自旋電子學產生于20世紀80年代關于固態設備中自旋依賴性電子傳輸現象的發現。這包括Johnson和Silsbee（1985年）對自旋極化電子從鐵磁性金屬注入正常金屬的觀察，以及AlbertFert等人和PeterGrünberg等人（1988年）獨立發現的巨大磁阻。自旋電子學的起源可以追溯到Meservey和Tedrow開創的鐵磁體/超導體隧道實驗，以及1970年代Julliere對磁隧道結的初步實驗。將半導體用于自旋電子學始于1990年Datta和Das提出的自旋場效應晶體管的理論，以及1960年Rashba提出的電偶極自旋共振。

電子的自旋是一種內在的角動量，與由于其軌道運動而產生的角動量是分開的。電子的自旋沿任意軸線的投影大小為{displaystyle{tfrac{1}{2}}hbar}，這意味著電子的作用是由其軌道運動引起的角動量。這意味著，根據自旋統計學定理，電子作為費米子行事。像軌道角動量一樣，自旋有一個相關的磁矩，其大小表示為在固體中，許多電子的自旋可以共同作用于材料的磁性和電子特性，例如賦予其xxx磁矩，如鐵磁體。在許多材料中，電子的自旋在向上和向下的狀態下都同樣存在，并且沒有傳輸特性依賴于自旋。自旋電子器件需要產生或操縱自旋極化的電子群，從而產生過量的自旋向上或自旋向下的電子。任何依賴自旋的屬性X的極化可以寫成凈自旋極化可以通過在自旋向上和自旋向下之間創造一個平衡的能量分割來實現。方法包括將材料置于一個大的磁場中（齊曼效應），鐵磁體中存在的交換能或迫使系統失去平衡。這種非平衡群體可以維持的時間段被稱為自旋壽命。{displaystylelambda}可以定義為非平衡自旋群可以傳播的距離。可以被定義為非平衡自旋群體可以傳播的距離。金屬中傳導電子的自旋壽命相對較短（通常小于1納秒）。一個重要的研究領域是致力于將這種壽命延長到技術上相關的時間尺度。自旋極化群體的衰變機制可大致分為自旋翻轉散射和自旋去雜。自旋翻轉散射是固體內部一個不保存自旋的過程，因此可以將傳入的自旋上升狀態轉換為傳出的自旋下降狀態。

自旋去雜是一個過程，其中具有共同自旋狀態的電子群由于電子自旋前移的速度不同而隨著時間的推移變得不那么極化。在密閉的結構中，自旋失調可以被抑制，導致半導體量子點的自旋壽命在低溫下達到幾毫秒。超導體可以增強自旋電子學的中心效應，如磁阻效應、自旋壽命和無耗散自旋電流。在金屬中產生自旋極化電流的最簡單方法是讓電流通過鐵磁材料。這種效應最常見的應用涉及巨磁電阻（GMR）裝置。一個典型的GMR裝置由至少兩層鐵磁材料組成，中間有一個間隔層。當鐵磁層的兩個磁化矢量對齊時，電阻將比鐵磁層在恒定電壓下流過的電流更低（所以電流更大）。