Hallittua spintroniikkaa grafeenissa

02.10.2018

Gronigen-spin-hallinta-grafeenissa-300-t.jpgKuva anisotrooppisesta spininkuljetuksesta kaksikerroksisessa grafeenihiutaleessa injektori- ja ilmaisinelektrodien välillä. Tasosta poispäin olevat spinit siirtyvät hyvin kun taas tason mukaiset spinit rappeutuvat nopeasti. 

Groningenin yliopiston fysiikan tutkijat yhdessä Universität Regensburgin teoreettisten fyysikkojen kanssa ovat rakentaneet kaksikerroksisen grafeenirakenteen, joka osoittaa sekä pitkää spinin elinaikaa että spinin anisotropian sähköistä ohjausta.

Menettelyä voi käyttää käytännön sovelluksissa, kuten spin-pohjaisissa logiikkalaitteissa.

Monet tieteilijät tutkivat spinien käyttöä informaation kuljetukseen ja tallentamiseen. Tällä hetkellä spintroniikkatutkimuksen painopiste on materiaalien optimoinnissa spinien siirtoon ja hallintaan.

Grafeeni on erinomainen elektronien spinien johde mutta spinejä on siinä vaikea hallita niillä kun on hiilen kanssa heikko vuorovaikutus (spin-orbit coupling).

Groningenin yliopiston professori Bart van Weesin johtaman ryhmän aikaisempi työ sijoitti grafeenin siirtymämetalli-dikalkogeeni (TMD) materiaaliin, mikä loi tähän vahvan luontaisen spin-orbit -kytkennän. Tämä mahdollisti spin-virtojen hallinnan, mutta se tapahtuu spinin lyhentyneen elinajan kustannuksella.

Vuonna 2012 esitetyssä teoriassa ennustettiin anisotrooppinen spininkuljetus grafeenin kaksoiskerroksessa spin-orbit -kytkennän seurauksena. Anisotrooppinen spininkuljetus kuvaa tilannetta, jossa spinit, jotka osoittavat grafeenitasoon tai siihen poikittain, johtuvat eri tavoin.

Nyt tutkimustyössä todettu anisotrooppinen vahvuus on verrattavissa grafeeni/TMD rakenteisiin, mutta samalla havaittiin sata kertaa pidempi spinin elinikä.

Rakenteessa tasomaisesti siirtyvät spinit elävät huomattavasti lyhyempään kuin tasoon nähden poikittaiseti siirtyvät. Näin rakennetta voitaisiin käyttää spinvirtojen polarisoimiseksi. Saavutusta voisi hyödyntää esimerkiksi spin polarisaattoreissa.

Myös Columbusin Ohio State Universitystä on saatu vastaavanlaisia tuloksia sillä siellä tutkijat osoittivat, että sähkökentät voivat aiheuttaa epäsymmetrisen spin-orbit-kytkentän kaksikerroksisessa grafeenissa.

Aiheesta enemmän: Spintroniikka kohti käytäntöä

21.02.2019Monimuotoisia kaksiulotteisia
20.02.2019Huonelämpöinen alusta kvanttiteknologialle
19.02.2019Lisäkalvo tekee litiumioniakuista turvallisia
18.02.2019Uusia materiaaleja elektroniikalle
15.02.2019Elektronien nestettä huonelämpötilassa
14.02.2019Parempaa orgaanista seostusta ja rajapintoja
13.02.2019Eksitoneja, bieksitoneja ja polaritoneja samassa materiaalissa
12.02.2019Muistitekniikan kehityssuuntia
11.02.2019Vähemmän kohinaa
08.02.2019Protoneista akkujen varausten siirtäjä?

Siirry arkistoon »