多晶石墨烯中的普适自旋扩散长度
介观与纳米尺度物理
2019-10-10 v2
摘要
通过化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯是基于石墨烯单层的工业规模应用最有前景的材料。它也对自旋电子学有前景；尽管是多晶的，CVD 石墨烯中的自旋输运已被测量到长达 30 m，与单晶石墨烯中的最佳测量相当。这些结果表明 CVD 石墨烯中的晶界（GBs）虽然阻碍电荷输运，可能对自旋输运影响甚微。然而，迄今关于 GBs 无序网络对自旋弛豫的真实影响知之甚少。在此，通过使用第一性原理模拟，我们推导了存在自旋轨道耦合（SOC）的石墨烯 GBs 的有效紧束缚模型，并由此用于评估现实形貌多晶石墨烯中的自旋输运。发现自旋扩散长度与晶粒尺寸无关，仅由衬底诱导的 SOC 强度决定。该结果与非扩散区中自旋弛豫的 D'yakonov-Perel' 机制一致，但我们发现它也在量子干涉存在时成立。这些结果澄清了 GBs 的作用，并证明平均晶粒尺寸并不决定 CVD 生长石墨烯中自旋输运的上限，这一结果对优化大规模石墨烯基自旋电子器件具有根本重要性。
引用
@article{arxiv.1907.12761,
title = {Universal spin diffusion length in polycrystalline graphene},
author = {Aron W. Cummings and Simon M. -M. Dubois and Jean-Christophe Charlier and Stephan Roche},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.12761},
year = {2019}
}