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來(lái)自納米設(shè)計(jì)組ICN2物理和工程的研究人員提出了一種改進(jìn)的基于石墨烯的納米器件制造技術(shù)，與先前的同類工作相比，該技術(shù)的自旋壽命和弛豫長(zhǎng)度增加了三倍。這項(xiàng)工作是與Imec和KU Leuven(比利時(shí))合作的成果。該結(jié)果已發(fā)表在二維材料中，預(yù)計(jì)將有助于大規(guī)模自旋電子應(yīng)用的研究。

除了通常的充電狀態(tài)之外，自旋電子學(xué)通過(guò)利用電子的自由旋轉(zhuǎn)自由度來(lái)放大傳統(tǒng)電子學(xué)的潛力。最終，目標(biāo)是獲得存儲(chǔ)，處理和讀取信息的設(shè)備，但具有增強(qiáng)的特性，例如更低的功耗，更少的散熱，更高的速度等。雖然自旋電子學(xué)尚未普及，但是一些當(dāng)前的設(shè)備基于這種新方法，如磁性硬盤(pán)，磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和磁性傳感器，在工業(yè)環(huán)境，機(jī)器人和汽車工業(yè)中具有不同的應(yīng)用。

石墨烯是該領(lǐng)域的一種有前途的材料。旋轉(zhuǎn)可以長(zhǎng)距離地在其中流動(dòng)，這意味著它們?cè)谙鄬?duì)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變它們的狀態(tài)。由于其大規(guī)模生產(chǎn)，CVD石墨烯在自旋電子器件中變得流行。然而，由石墨烯生長(zhǎng)和器件制造工藝產(chǎn)生的雜質(zhì)限制了其性能。

ICREA教授Sergio O. Valenzuela領(lǐng)導(dǎo)的納米設(shè)計(jì)組ICN2 物理與工程科學(xué)家團(tuán)隊(duì)提出了一種高產(chǎn)量的CVD石墨烯器件制造工藝，該工藝大大改善了其自旋參數(shù)。這部作品的第一作者是Zewdu M. Gebeyehu，是與Imec和KU Leuven(比利時(shí))合作的成果。結(jié)果發(fā)表在二維材料中。

他們展示了在30μm長(zhǎng)通道上測(cè)量的自旋信號(hào)，室溫旋轉(zhuǎn)壽命高達(dá)3納秒，SiO 2 / Si襯底上單層石墨烯的自旋弛豫長(zhǎng)度高達(dá)9μm 。這些自旋參數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)SiO 2 / Si襯底上任何形式的石墨烯(剝離和CVD石墨烯)的最高值。

為了實(shí)現(xiàn)這種增強(qiáng)的自旋性能，研究人員使用在鉑箔上生長(zhǎng)的CVD石墨烯，并修改了器件制造技術(shù)，以降低與石墨烯生長(zhǎng)和制造步驟相關(guān)的雜質(zhì)水平。后者需要優(yōu)化幾種標(biāo)準(zhǔn)工藝，包括預(yù)選具有低雜質(zhì)水平的高質(zhì)量均勻石墨烯，結(jié)合電子束光刻和氧等離子體的蝕刻步驟以及在高真空中的合適的后退火。該方法可以縮放并允許高度可再現(xiàn)的器件制造，這是潛在工業(yè)化的主要要求。

自旋參數(shù)的改進(jìn)以及器件制造工藝的可再現(xiàn)性使我們更接近于自旋電子器件的復(fù)雜電路架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，例如自旋邏輯和用于超越CMOS計(jì)算的存儲(chǔ)器邏輯。