|
10月，欧洲石墨烯旗舰项目取得重要进展，来自查尔姆斯理工大学（瑞典）、加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所（ICN2，西班牙）、巴塞罗那自治大学（西班牙）和ICREA研究所（西班牙）的石墨烯旗舰项目研究人员展示了在石墨烯和拓扑绝缘体形成的异质结构中，自旋信号和自旋寿命具有很强的可调性和抑制能力。这可能会带来新的石墨烯自旋电子应用，包括从新电路到新的非易失性存储器和信息处理技术。
新的成果已经发表到国际权威学术期刊美国《科学》（Science）旗下的《科学进展》（Science Advances）：由石墨烯和拓扑绝缘体构成的异质结构如何具有强大的近距离感应自旋轨道耦合，从而形成新的信息处理技术的基础。 自旋轨道耦合是自旋电子学的核心。石墨烯的自旋轨道耦合和高电子迁移率使其在室温下具有较长的自旋相干长度。 查尔姆斯理工大学副教授Saroj Prasad Dash指出：“使用由两种Dirac材料构建的异质结构的优势是，石墨烯与拓扑绝缘体接近时仍然支持自旋传输，并同时获得强大的自旋轨道耦合。” ICN2研究所教授兼石墨烯旗舰项目自旋电子学工作包（Spintronics Work-Package）的副主管Stephan Roche表示：“我们不仅希望自旋传输，我们想要操纵这个过程，拓扑绝缘体的使用是自旋电子学的一个新维度，它们具有类似石墨烯的表面状态，可以将石墨烯和拓扑绝缘体结合起来创造新的混合状态和新的自旋特征。通过以这种方式结合石墨烯，我们可以使用可调节的状态密度来打开/关闭——进行或不进行自旋。这打开了一个主动旋转器件的运动场。” 石墨烯旗舰项目从一开始就看到了由石墨烯和相关材料制成自旋电子器件的潜力。新的研究成果展示了如何将石墨烯与其他材料结合起来制造异质结构，开辟了新的可能性和潜在的应用。 Stephan Roche说：“新发表的论文成果结合了实验和理论，这种结合是石墨烯旗舰项目自旋电子学工作包的优势之一。” 石墨烯旗舰项目自旋电子学工作包的领导、来自比利时微电子研究中心（IMEC）的Kevin Garello表示：“拓扑绝缘体属于一类可产生强大自旋电流的材料，与自旋轨道扭矩存储器等自旋电子应用直接相关。正如本文所述，拓扑绝缘体与石墨烯等二维材料的进一步结合，非常适合长距离传输极低功率的自旋信息以及利用互补功能，是进一步设计和制造自旋逻辑体系结构的关键。” 石墨烯旗舰项目科技官员兼管理委员会主席Andrea C. Ferrari教授补充表示：“新发表的论文使我们距离构建有用的自旋电子器件更近。石墨烯旗舰项目的创新和技术路线图认识到石墨烯及相关材料在该领域的潜力。这项工作再次将旗舰项目置于该领域的最前沿，这是由欧洲研究人员的开拓性贡献发起的。” Dmitrii Khokhriakov, Aron W. Cummings, Kenan Song, Marc Vila, Bogdan Karpiak, André Dankert, Stephan Roche and Saroj P. Dash. Tailoring emergent spin phenomena in Dirac material heterostructures. Science Advances, Vol. 4, no. 9, (2018). DOI: 10.1126/sciadv.aat9349
|
|
|
