En modificeret enhedsfremstillingsproces opnår forbedret spintransport i grafen

Forskere fra ICN2 Physics and Engineering fra Nanodevices Group har foreslået en modificeret grafenbaseret nanodevice-fremstillingsteknik, der øger op til tre gange centrifugeringens levetid og afslapningslængde i forhold til tidligere arbejde af samme slags. Arbejdet var frugt af samarbejdet med Imec og K.U. Leuven (Belgien). Resultaterne er blevet offentliggjort i 2-D materialer og forventes at bemyndige undersøgelser af store spintronic-applikationer.

Spintronics forstærker potentialet ved traditionel elektronik ved at udnytte elektronens spin -frihedsgrad, ud over den sædvanlige ladningstilstand. Til sidst, målet er at skaffe enheder til opbevaring, behandle og læse oplysninger, men med forbedrede egenskaber såsom lavere strømforbrug, mindre varmeafledning, højere hastighed, osv. Selvom spintronics endnu ikke er blevet udbredt, nogle nuværende enheder er baseret på denne nye tilgang, såsom magnetiske harddiske, magnetiske tilfældige adgangshukommelser og magnetiske sensorer med forskellige anvendelser i industrielle miljøer, robotik og bilindustrien.

Graphene er et lovende materiale på dette område. Spins kan flyde effektivt i det over lange afstande, hvilket betyder, at de ikke ændrer deres tilstand i relativt lang tid. På grund af sin store produktion, CVD -grafen bliver populær for spintronic -enheder. Imidlertid, urenheder, der stammer fra grafenvæksten og fremstillingsprocessen for enheden, begrænser dens ydeevne.

Et team af forskere fra ICN2 Physics and Engineering of Nanodevices Group, ledet af ICREA Prof. Sergio O. Valenzuela, har foreslået en fremstillingsproces med høj ydelse fra CVD-grafen, der har forbedret sine centrifugeringsparametre væsentligt. Arbejdet, hvis første forfatter er Zewdu M. Gebeyehu, var frugt af et samarbejde med Imec og K.U. Leuven (Belgien). Resultaterne er blevet offentliggjort i 2-D materialer .

De demonstrerer et spin-signal målt på tværs af en 30 µm lang kanal med rumtemperatur-spin-levetid på op til tre nanosekunder og spin-afslapningslængder på op til 9 µm i monolagsgrafen på SiO ₂ /Si -substrater. Disse centrifugeringsparametre er de højeste værdier for enhver form for grafen (både eksfolieret og CVD -grafen) på en standard SiO ₂ /Si -substrat.

For at opnå denne forbedrede spin -ydeevne, forskerne brugte CVD -grafen dyrket på en platinfolie og modificerede fremstillingsteknikken for at reducere urenhedsniveauerne forbundet med grafenvækst og fremstillingstrin. Sidstnævnte kræver optimering af flere standardprocesser, involverer forudvalg af ensartet grafen af ​​høj kvalitet med lavt urenhedsniveau, et ætsningstrin, der kombinerer e-stråle litografi og oxygenplasma og en passende efterglødning i højt vakuum. Fremgangsmåden kan skaleres og muliggør en meget reproducerbar fremstilling af enheder, hvilket er hovedkravet for potentiel industrialisering.

Forbedringen af ​​centrifugeringsparametrene sammen med reproducerbarheden af ​​fremstillingsprocessen for enheden bringer os tættere på realiseringen af ​​komplekse kredsløbsarkitekturer for spintroniske enheder såsom spin-logik og logik-i-hukommelse til ud over CMOS-computing.