研究人员通过一维接触推进石墨烯自旋电子学以提高纳米级器件的移动性

曼彻斯特大学的研究人员可能已经清除了量子计算道路上的一个重大障碍，证明了纳米级石墨烯基电子设备的自旋输运特性的逐步改进。

该团队由IvanVeraMarun博士领导的国家石墨烯研究所(NGI)的研究人员以及来自的合作者以及由厄瓜多尔和墨西哥资助的国际学生组成，他们使用了由另一种二维材料(六方氮化硼)封装的单层石墨烯。具有一维接触的所谓范德华异质结构(主图，上图)。观察到这种架构提供了极高质量的石墨烯通道，减少了传统二维隧道接触的干扰或电子“掺杂”。

与依赖充电电流的传统电子产品相比，众所周知的“自旋电子”设备可以提供更高的能源效率和更低的耗散。原则上，使用基于自旋的晶体管和存储器运行的手机和平板电脑的速度和存储容量可以大大提高，超过摩尔定律。

正如在NanoLetters上发表的那样，曼彻斯特团队在低温(20K或-253oC)下测量了高达130,000cm2/Vs的电子迁移率。出于比较的目的，之前发表的制造具有1D触点的器件的唯一努力实现了低于30,000cm2/Vs的迁移率，并且在NGI测量的130k数字高于任何其他先前证明自旋传输的石墨烯通道的记录。

研究人员还记录了接近20微米的自旋扩散长度。越长越好，大多数典型的导电材料(金属和半导体)的自旋扩散长度<1μm。此处观察到的自旋扩散长度值与迄今为止展示的最佳石墨烯自旋电子器件相当。

该研究的主要作者VictorGuarochico说，他们的“工作是对石墨烯自旋电子学领域的贡献。关于基于石墨烯的自旋电子器件，我们已经实现了迄今为止最大的载流子迁移率。此外，自旋信息在与最佳距离相当的距离内保持不变。“

合著者克里斯·安德森补充说：“这项研究工作为控制石墨烯通道中的自旋传输的重要而新颖的方法提供了令人兴奋的证据，从而为具有与先进的当代基于电荷的设备具有可比性的功能铺平了道路。在这项工作的基础上，拥有一维接触的双层石墨烯器件现在正在被表征，其中静电可调带隙的存在为自旋传输控制提供了额外的维度。”

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