Kredit:University of Manchester
Forskare vid University of Manchester kan ha röjt ett betydande hinder på vägen till kvantberäkning, och demonstrerat stegförändringar i spinntransportegenskaperna hos grafenbaserade elektroniska enheter i nanoskala.
Teamet – bestående av forskare från National Graphene Institute (NGI) ledd av Dr. Ivan Vera Marun, tillsammans med medarbetare från Japan och inklusive studenter internationellt finansierade av Ecuador och Mexiko – använde enskiktsgrafen inkapslat av ett annat 2D-material (hexagonal bornitrid) i en så kallad van der Waals heterostruktur med endimensionella kontakter (huvudbild, ovan). Denna arkitektur visades leverera en grafenkanal av extremt hög kvalitet, vilket minskade störningar eller elektronisk "dopning" av traditionella 2D-tunnelkontakter.
"Spintronic"-enheter, som de kallas, kan erbjuda högre energieffektivitet och lägre förlust jämfört med konventionell elektronik, som är beroende av laddningsströmmar. I princip kan telefoner och surfplattor som arbetar med spin-baserade transistorer och minnen förbättras avsevärt i hastighet och lagringskapacitet, vilket överstiger Moores lag.
Som publicerats i Nano Letters , mätte Manchester-teamet elektronrörlighet upp till 130 000 cm 2 /Vs vid låga temperaturer (20K eller -253 o C). För jämförelseändamål uppnådde de enda tidigare publicerade försöken att tillverka en enhet med 1D-kontakter rörlighet under 30 000 cm 2 /Vs, och siffran på 130k uppmätt vid NGI är högre än vad som registrerats för någon annan tidigare grafenkanal där spinntransport demonstrerades.
Forskarna registrerade också spindiffusionslängder som närmade sig 20μm. Där längre är bättre har de flesta typiska ledande material (metaller och halvledare) spindiffusionslängder <1μm. Värdet på spindiffusionslängden som observeras här är jämförbart med de bästa grafen-spintroniska enheterna som visats hittills.
Huvudförfattaren till studien Victor Guarochico sa att deras "arbete är ett bidrag till området grafenspintronik. Vi har uppnått den största bärarmobiliteten hittills när det gäller spintroniska enheter baserade på grafen. Dessutom bevaras spinninformationen över avstånd som är jämförbara med de bästa rapporteras i litteraturen. Dessa aspekter öppnar för möjligheten att utforska logiska arkitekturer med hjälp av laterala spintroniska element där långdistansspinntransport behövs."
Medförfattaren Chris Anderson tillade att "det här forskningsarbetet har gett spännande bevis för ett betydande och nytt tillvägagångssätt för att kontrollera spinntransport i grafenkanaler, och banar därmed vägen mot enheter som har jämförbara egenskaper med avancerade samtida laddningsbaserade enheter. Bygger vidare på detta arbete , tvålagers grafenenheter med 1D-kontakter karaktäriseras nu, där närvaron av ett elektrostatiskt avstämbart bandgap möjliggör en ytterligare dimension för att spinna transportkontroll." + Utforska vidare
