石墨烯雙層膜提供了有效的自旋傳輸和控制

石墨烯雙層膜提供了有效的自旋傳輸和控制

格羅寧根大學(xué)的物理學(xué)家與雷根斯堡大學(xué)的理論物理團(tuán)隊(duì)合作，研制出了一種旋轉(zhuǎn)壽命長(zhǎng)、電子旋轉(zhuǎn)壽命各向異性好的雙層石墨烯器件，具有很好的應(yīng)用前景，如自旋邏輯器件，其研究結(jié)果為9月20日收到體檢信。

過(guò)去60年來(lái)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的巨大發(fā)展增強(qiáng)了它們傳播到我們?nèi)粘Ｉ顜缀跛蟹矫娴哪芰?。在過(guò)去幾十年中，開(kāi)發(fā)方法一直是將計(jì)算機(jī)芯片上的組件小型化。現(xiàn)在，它已經(jīng)達(dá)到了100個(gè)原子以下的規(guī)模，接近了它的基本極限。隨著越來(lái)越多的應(yīng)用程序應(yīng)用程序需要更高的性能和效率，需要新的概念來(lái)提供增強(qiáng)的功能。

在此背景下，研究人員正在研究利用旋轉(zhuǎn)來(lái)傳輸和存儲(chǔ)信息。自旋是電子的量子力學(xué)性質(zhì)，它為電子提供了可用于傳輸或存儲(chǔ)信息的磁矩。自旋電子學(xué)（spintronics）領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入了計(jì)算機(jī)硬盤(pán)領(lǐng)域，并預(yù)計(jì)將加速u(mài)電離處理單元。

自旋電子學(xué)研究的重點(diǎn)是優(yōu)化自旋傳輸和控制材料。石墨烯是電子自旋的優(yōu)良導(dǎo)體，但由于其與碳原子的弱相互作用（自旋軌道耦合），很難控制材料中的自旋。納米設(shè)計(jì)物理學(xué)院的Bart van Wees教授領(lǐng)導(dǎo)的初步工作格羅寧根大學(xué)的Sics將石墨烯放置在過(guò)渡金屬二硫化物附近，過(guò)渡金屬二硫化物是一種具有高固有自旋軌道耦合強(qiáng)度的層狀材料。高自旋軌道耦合強(qiáng)度通過(guò)界面上的短程相互作用轉(zhuǎn)移到石墨烯上。這使得控制自旋電流成為可能，但代價(jià)是降低自旋電流。旋轉(zhuǎn)生命。

在這項(xiàng)新的研究中，研究人員成功地控制了石墨烯雙層膜中的自旋電流。2012年的一篇理論論文中確實(shí)預(yù)測(cè)到了這一點(diǎn)，但直到最近，這項(xiàng)技術(shù)才能夠準(zhǔn)確地測(cè)量結(jié)果，克里斯蒂安·萊特納斯邁爾博士解釋道。范維斯小組的學(xué)生和第一位PRL論文的作者。這篇論文是ER是德國(guó)雷根斯堡大學(xué)Van Wees小組和理論物理小組的合作。

由于雙層石墨烯中的自旋軌道耦合，2012年的論文預(yù)測(cè)了雙層石墨烯中的各向異性自旋輸運(yùn)。各向異性自旋輸運(yùn)描述了不同效率下石墨烯在平面內(nèi)或平面外的旋轉(zhuǎn)。Leutenantsmeyer和他的同事觀察到了這一點(diǎn)。

自旋電流也可以通過(guò)自旋壽命各向異性來(lái)控制，因?yàn)槊鎯?nèi)自旋比面外自旋短得多，可以用于極化自旋電流的器件中。Leutenantsmeyer：我們發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度各向異性與石墨烯/過(guò)渡金屬二硫化物器件的強(qiáng)度各向異性相當(dāng)，但是我們觀察到旋轉(zhuǎn)壽命是因此，我們實(shí)現(xiàn)了有效的旋轉(zhuǎn)輸送和有效的旋轉(zhuǎn)控制。

本文對(duì)雙層石墨烯的自旋-軌道耦合的基本性質(zhì)進(jìn)行了深入的研究，為高質(zhì)量石墨烯的旋轉(zhuǎn)電子控制開(kāi)辟了一條新的途徑，這是石墨烯的一個(gè)里程碑。

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