基于石墨烯的自旋输运器件中Co/MgO自旋注入与自旋探测电极的自旋与电荷输运
介观与纳米尺度物理
2016-02-24 v2
摘要
在本文综述中，我们讨论了基于石墨烯的单层和少数层自旋阀器件中的自旋与电荷输运性质。我们概述了该领域器件制造的挑战与最新进展，并详细讨论了我们的两种制造方法，它们产生了明显不同的器件性能。在第一类器件中，Co/MgO电极直接沉积在石墨烯上，导致粗糙的MgO-to-Co界面，并有利于MgO层中导电针孔的形成。我们表明，接触电阻面积积（R_c A）是自旋输运性质的基准，因为它与这些器件中测量的自旋寿命成比例缩放，表明接触诱导的自旋退相位是自旋输运的瓶颈，即使在具有大R_c A值的器件中也是如此。在第二类器件中，Co/MgO电极首先图案化到硅衬底上。随后，石墨烯-hBN异质结直接转移到这些预图案化电极上，从而提供了改善的界面特性。这体现在电荷和自旋输运性质的显著增强上，产生了超过20000 cm²/(V·s)的电荷载流子迁移率和室温下高达3.7 ns的自旋寿命。我们讨论了确定这两个量的若干不足之处，这使外在与内在自旋散射机制的分析复杂化。此外，我们表明电极接触可以是栅压依赖电阻测量中第二个电荷中性点的起源，其受底层石墨烯层量子电容的影响。
引用
@article{arxiv.1503.01735,
title = {Spin and charge transport in graphene-based spin transport devices with Co/MgO spin injection and spin detection electrodes},
author = {F. Volmer and M. Drögeler and G. Güntherodt and C. Stampfer and B. Beschoten},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.01735},
year = {2016}
}
备注
19 pages, 8 figures