双栅双层石墨烯中的电子自旋输运
介观与纳米尺度物理
2018-11-08 v2
摘要
消除自旋弛豫的外在来源是实现石墨烯卓越本征自旋输运性能的关键。为此，我们研究基于双层石墨烯的自旋阀器件中的电荷与自旋输运，该器件采用一种新架构制造，使我们能够通过分别研究衬底和聚合物残留物对自旋弛豫的作用来进行对比研究。首先，在 SiO2 和 BN 衬底上制造的自旋阀之间的比较表明，与衬底相关的带电杂质、声子和粗糙度并不限制当前器件中的自旋输运。接下来，在封装器件中观察到自旋弛豫时间增强 5 倍，凸显了聚合物残留物对自旋弛豫的重要性。我们在电荷迁移率为 24000 cm2/Vs 的封装双层中观察到约 10 um 的自旋弛豫长度。自旋弛豫时间的载流子密度依赖性有两个不同区间：n<4×10^{12} cm^{-2}，自旋弛豫时间随载流子浓度增加单调减小；n>4×10^{12} cm^{-2}，自旋弛豫时间突然出现增加。自旋弛豫时间的突然增加在电荷输运中无对应特征，表明在电荷中性点附近存在磁共振。我们还首次展示了在双栅器件架构中的双极 p-n 结上的自旋输运，该架构在其设计中完全集成了一系列封装区域。在低温下，当诱导出输运能隙时，观察到自旋信号被强烈抑制，这被解释为自旋通道内阻抗失配的一种新表现。
引用
@article{arxiv.1602.07817,
title = {Electronic Spin Transport in Dual-Gated Bilayer Graphene},
author = {Ahmet Avsar and Ivan Jesus Vera-Marun and Jun You Tan and Gavin Kok Wai Koon and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Shaffique Adam and Barbaros Ozyilmaz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.07817},
year = {2018}
}