Spin levetid anisotropi af grafen er meget svagere end tidligere rapporteret

En artikel offentliggjort i dag i Naturkommunikation præsenterer en ny metode til at bestemme spin-levetidsanisotropien af ​​spin-polariserede bærere i grafen ved hjælp af skrå spin-præcession. Arbejdet, ledet af ICREA-forskning prof Sergio O Valenzuela, Gruppeleder af ICN2 Physics and Engineering Of Nanodevices Group, demonstrerer spin-lifetime anisotropi målinger i grafen og diskuterer dem i lyset af aktuel teoretisk viden.

En af de mest fascinerende gåder for grafen- og spintronics-samfundene er at identificere den vigtigste mikroskopiske proces til spinafslapning i grafen. Konventionelle afslapningsmekanismer har givet modstridende resultater, når de anvendes på enkeltlagsgrafen. I en artikel offentliggjort i dag i Naturkommunikation , forskere fra Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) bestemmer spin-levetidsanisotropien af ​​spin-polariserede bærere i grafen, som forventes at generere værdifuld information for at overvinde ovenstående puslespil.

Dette arbejde demonstrerer spin-lifetime anisotropi målinger i grafen og diskuterer dem i lyset af nuværende teoretisk viden. Det er blevet koordineret af ICREA Research Prof Sergio O. Valenzuela, Gruppeleder af ICN2 Physics and Engineering Of Nanodevices Group, i samarbejde med INPAC - Institute for Nanoscale Physics and Chemistry (Leuven, Belgien). Artiklens første forfatter er Bart Raes, fra ICN2.

Anisotropien bestemmes ved hjælp af en ny metode baseret på skrå spin-præcession, en ændring i orienteringen af ​​et roterende legemes rotationsakse. I modsætning til tidligere tilgange, Metoden kræver ikke store magnetiske felter uden for planet, og den er derfor pålidelig til både lave og høje bærertætheder. Forfatterne bestemmer først spin-levetiden i planet ved konventionelle spin-precessionsmålinger med magnetiske felter vinkelret på grafenplanet. Derefter, for at evaluere levetiden for spin-ud-af-planet, de implementerer spinprecessionsmålinger under skrå magnetiske felter, der genererer en spinpopulation uden for planet.

Resultaterne viser, at spin-levetidsanisotropien af ​​grafen på siliciumoxid er uafhængig af bærertæthed og temperatur ned til 150 K, og meget svagere end tidligere rapporteret. Ja, inden for den eksperimentelle usikkerhed, spinafspændingen er isotrop. Sammen med gate-afhængigheden af ​​spin-levetiden, dette indikerer, at spinrelaksationen er drevet af magnetiske urenheder eller tilfældige spin-orbit- eller målefelter.

Forfatterne understreger, at de mikroskopiske egenskaber af den grafen, der anvendes i enheder, der stammer fra forskellige laboratorier, ikke nødvendigvis er ækvivalente, på grund af grafitkilden eller de anvendte behandlingstrin. Dermed, eksperimentelle resultater kan variere mellem forskningsgrupper. Dette understreger vigtigheden af ​​at udvikle avancerede spintransport karakteriseringsteknikker og den systematiske implementering ved hjælp af prøver af forskellig oprindelse.

Forfatterne konkluderer, at spinrelaksationsanisotropimålinger på specifikke substrater og med et kontrolleret antal aflejrede adatomer vil være afgørende for at øge spin-levetiden mod den teoretiske grænse og for at finde måder at kontrollere spin-levetiden på. Det er vejen til i sidste ende at udvikle hidtil usete tilgange til fremkomsten af ​​spin-baserede informationsbehandlingsprotokoller, der er afhængige af grafen.