$^{13}$C-石墨烯自旋阀器件中缺乏超精细效应
介观与纳米尺度物理
2014-04-29 v1
摘要
与C 相比，碳同位素C 具有核磁矩，并能在石墨烯中诱导电子自旋退相干。由于天然碳同素异形体中C 的丰度较低（1%），这种效应通常被忽略。化学气相沉积（CVD）允许仅从C 前驱体人工合成石墨烯，从而可能放大核磁矩的影响。在本工作中，我们研究了纯C-石墨烯中超精细相互作用对其自旋输运性质的影响。利用 Hanle 进动测量，我们确定了自旋弛豫时间，并观察到随掺杂微弱增加以及随温度微弱变化，这与天然石墨烯中的情况类似。作为对比，我们研究了同样由 CVD 合成的纯C-石墨烯中的自旋输运，并观察到相似的自旋弛豫特性。由于超精细效应的特征在倾斜自旋阀和 Hanle 构型中能更好地分辨，我们使用有限元建模来模拟在存在超精细磁场且具备典型石墨烯属性时的倾斜信号。与 GaAs 的情况不同，即使对于完全极化的核系统，与C 核的超精细相互作用对电子自旋输运的影响也非常微弱。此外，在倾斜自旋阀和 Hanle 效应的测量中，未能分辨出任何超精细特征。这项工作从实验上证实了超精细相互作用的微弱特性，以及C 原子在石墨烯自旋退相干过程中可忽略的作用。
引用
@article{arxiv.1404.6584,
title = {Absence of hyperfine effects in $^{13}$C-graphene spin valve devices},
author = {M. Wojtaszek and I. J. Vera-Marun and E. Whiteway and M. Hilke and B. J. van Wees},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.6584},
year = {2014}
}
备注
11 pages, 9 figures