【石墨烯隧道勢壘亮相】

明道

【石墨烯隧道勢壘亮相】

 

 

然而，另一種用途的神奇材料石墨烯

美國的研究人員已經發現“神奇材料”石墨烯的另一種用法。

而不是利用材料的特殊能力作為電導體，球隊已經找到了一種方法，使用石墨烯作為一個非常薄的“隧道勢壘”傳導。

小組說，這種新的應用是特別適合於開發自旋電子學 - 一個相對較新的技術，它利用了一個電子的自旋，以及它的電荷。

石墨烯是一種碳片只有一個原子厚，自從2004年首次分離出的材料，研究人員一直在努力創建電子設備，利用其獨特的性能。

大多數這方面的努力都集中在電子如何流動的紙面的 - 都可以表現的導體和半導體。

但現在貝瑞瓊克在美國海軍研究實驗室（NRL）和他的同事表明，石墨烯可以作為一個優秀的隧道勢壘，當電流垂直的平面碳原子。

隧道勢壘，這一發現可能有重要影響自旋電子學，自旋極化電流也將被保留。

低能量交換

一個電子的自旋可以指向一個“向上”或“向下”的方向，這個屬性可用於存儲和處理信息，在自旋電子學器件。

電路採用了自旋電流 - 電子自旋相反，在相反的方向移動 - 可能，原則上，體積更小，效率比傳統的電子電路，依靠單獨開關充電。

這是因為開關從上向下旋轉，可以通過使用很少的能量。

通常由鐵磁材料和半導體自旋電子學設備。

鐵磁性金屬，如鐵或坡莫合金，具有固有的自旋極化電子的人口 - 即，不同數目的上自旋和下自旋電子 - 從而使理想的聯繫方式，注入到半導體中的自旋。

然而，鐵磁體和半導體有一個大的導電性不匹配，所以通過隧道勢壘 - 電絕緣層通過電子量子力學隧道自旋注入。

問題是，氧化障礙通常隧道障礙引入缺陷系統和電阻過高 - 產生不利影響設備性能的因素。

輸入石墨隧道屏障

為了克服這個問題，瓊克和他的同事們決定採用單層石墨作為隧道勢壘，由於該材料是耐缺損性，化學惰性的穩定的。

這些屬性可以被利用來進行低電阻是鐵磁金屬和半導體兼容的石墨烯自旋接觸。

研究人員首先通過機械傳遞氫鈍化矽表面上通過化學氣相沉積石墨烯的生長。

他們浮動石墨烯的表面上的水，使矽襯底從下面。

這種常見的技術保證，沒有任何氧化矽表面和石墨烯層之間。

然後，該球隊從強磁性鐵鎳合金的電子自旋注入到矽中，通過石墨烯的隧道勢壘。

使用漢勒效應，自旋電子學的科學家們經常受僱於一個方法，然後測量產生的電壓從矽產生的自旋極化。

超越摩爾定律

我們的發現清除未來半導體自旋電子學器件的發展的一個重要障礙 - 即是，依靠操縱電子的自旋而非只是其負責為低功耗，超越了傳統的大小縮放摩爾定律的高速信息處理設備瓊克說。

這些結果確定一條新的路線，使低電阻區域自旋極化的接觸，這是依賴於兩個終端磁阻半導體自旋電子學器件，包括基於自旋晶體管，邏輯和存儲器的關鍵。

使用自旋電子學結構的石墨烯可提供更高的值的隧道自旋極化，感謝各位所謂的自旋過濾效果，已選擇的強磁性金屬/石墨烯結構預測的Jonker添加。

這種增加將改善半導體自旋電子學器件的性能提供更高的信號噪聲比和相應的運行速度，因此，推進矽自旋電子學技術的應用，他說。

奪標方案和美國的海軍研究辦公室，支持這項工作，這是在“ 自然-納米技術“報告。

作者簡介

Belle DUME的是一個特約編輯nanotechweb.org的

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/oct/08/graphene-tunnel-barrier-makes-its-debut