开发出新的同质外延石墨烯隧道势垒 传输通道自
2019-01-19 01:26

  果博东方平台登录NRL科学家使用化学气相沉积来生长,然后依次沉积四层(仅4个原子厚)的石墨烯堆叠。然后,它们将顶部的几层氢化,使它们成为隧道屏障用于电荷和自旋注入下石墨烯通道。它们沉积欧姆(金)和铁磁坡莫合金(红色)触点,如图所示,形成非局部自旋阀结构。当科学家在左侧两个触点之间施加偏置电流时,自旋极化充电电流从坡莫合金隧道传输到石墨烯传输通道,产生向右扩散的纯自旋电流。该自旋电流被检测为右坡莫合金接触上的电压,该电压与自旋极化程度及其取向成比例。旋转的矢量特征(与电荷的标量特征相比)为高级信息处理所需的控制和操作提供了额外的机制。NRL团队展示了更高的自旋注入效率(16.5%)比大多数先前的石墨烯旋转装置,确定旋转寿命与Hanle效应,并且观察到自旋阀信号从10K到室温仅有50%的损失(左图)。

  氢化石墨烯是一种氢原子排列的单原子碳原子层,排列成二维蜂窝阵列,作为另一层石墨烯的隧道势垒,用于电荷和自旋输运。他们展示了通过氢化石墨烯的自旋极化隧道注入,以及石墨烯通道中纯自旋电流的横向传输,进动和电检测。该团队进一步报告了比使用更常见的氧化物隧道势垒和室温下的自旋输运所发现的更高的自旋极化值,尽管对石墨烯中的自旋输运进行了近十年的研究,但重要的指标如自旋寿命和自旋扩散长度几乎没有改善,报道的数值远远低于基于石墨烯原子数和旋转的理论预测值。 - 轨道耦合。了解外在限制因素并实现这些指标的理论预测值是实现超越摩尔定律的先进,低功耗,高性能自旋电子器件类型的关键。由隧道势垒引起的散射是解决从铁磁金属到半导体的电自旋注入的导电不匹配问题所必需的,是刚刚引起关注的话题。制服。

  美国海军研究实验室(NRL)的科学家们已经开发出一种新型的室温隧道器件结构,其中隧道势垒和传输通道由相同材料石墨烯制成。

  石墨烯的氢化提供了实现同质外延隧道的替代方法石墨烯上的屏障。与氟化和等离子体处理相比,团队成员Keith Whitener博士开发的化学加氢工艺提供了快速,更温和,更稳定的功能化,具有更高的氢气覆盖率。此外,NRL团队最近的研究表明,氢化石墨烯可以是磁性的,可用于控制石墨烯中的自旋弛豫。由于其极低的自旋轨道耦合,这种控制一直很困难。“这些新型氢化石墨烯同质外延器件解决了困扰石墨烯自旋电子学的许多问题,并且通过室温操作和可能的磁矩控制,与以前的结构相比具有明显的优势,可与现代电子架构集成,”Adam Friedman博士解释说。该研究的作者。