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石墨烯自旋电子学:从科学到技术

2015-05-12 09:55来源:新材料在线关键词:石墨烯氟原子碳原子收藏点赞

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van Wees课题组的实验及随后的研究表明,10%左右这种相对低的自旋注入效率可能是由于铁磁材料与石墨烯间的电导失配,或者其他相关效应引起的。采用氧化镁薄膜作为隧道势垒可获得了相对高得多的效率。

还使用了其他的方法,一种方法是采用针孔交叉、透明连接绝缘层,使得铁磁电极与石墨烯层直接接触,还有一种方法是使用铜等无磁性材料。隧穿绝缘层的情况下,测量的磁电阻最大达到130 ohms(欧姆),相应的自旋注入效率达到60%以上。

从小尺度的自旋输运研究到大面积石墨烯的研究,是石墨烯自旋电子学应用于集成电路晶片的关键一步。重点在于悬浮石墨烯层的自旋输运以及沉积于六方氮化硼(hexagonal boron nitride,hBN)基底的石墨烯。随着技术的发展,获得了更长的自旋长度及寿命,后续文章将讨论石墨烯-hBN异质结的实例。

使石墨烯磁化(Making graphene magnetic)

要在强反磁性的石墨烯中产生磁有序是一个重大挑战。然而,如果要将石墨烯应用于自旋电子学领域,诱导磁矩是至关重要的。希望通过对石墨烯进行掺杂或功能化可获得可调的磁性。这可通过材料六方晶体结构的缺陷或在其表面吸附原子来实现。

氢化石墨烯是磁性石墨烯的基准,氢原子可逆的化学吸附在石墨烯上。这造成晶格失衡,从而诱导磁矩。另一种是氟原子,与碳键合使得石墨烯转变为宽带隙绝缘体。与氢原子相似,氟原子可逆的化学吸附在石墨烯上。

“石墨烯是自旋电子学中很有前途的材料,其自旋特性不仅能调节,甚至可通过与原子或其他2D材料结合进行定制。”Fabian说,“一旦确定合适的材料,将开启具体的技术应用之路。这也是完美旗舰计划正在研究的。”

原标题:石墨烯自旋电子学:从科学到技术
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