悬挂石墨烯中高效自旋注入和输运的研究

Graphene is a substance composed of pure carbon, with atoms arranged in a regular hexagonal pattern in a one-atom thick sheet. Graphene, which is an ideal spintronic material due to the lack of nuclear spin for carbon's most common isotope and weak intrinsic spin-orbit coupling, provides an ideal way to investigate spintronic. The graphene has became new information materials and reasearch fous of the underlying physical problems at present. This project will study the spin injection and transport in single and a few layers of graphene, and try to find novel effects in the two-deminsional material: the influence of the interface resistance on spin injection efficience and spin accumulation, spin relaxation and precession in suspended graphene. Meanwhile, we will try to explore new micro electronic mechanical process, make graphene-based spin field effect transistor, and develop graphene based devices.

石墨烯是一种由碳六元环组成的二维周期蜂窝状点阵结构的单原子层纳米材料。石墨烯中的自旋-轨道作用很小，而且碳元素几乎没有核磁矩，是一种理想的自旋电子学材料，为研究自旋相关物理特性提供了很好的平台。近几年来石墨烯已经成为新信息材料和相关基础物理问题研究热点。本项目将主要研究单层、及多层石墨烯体系中的自旋注入与输运特性，探寻这种二维材料体系中的新奇效应：界面电阻对自旋注入效率及自旋积累的影响，悬挂石墨烯中的自旋弛豫和自旋进动。同时，加强微加工工艺的探索，尝试制备石墨烯场效应晶体管，为研制和开发石墨烯电子功能器件打下基础。

石墨烯，一种由碳六元环组成的二维周期蜂窝状点阵结构的单原子层纳米材料，由于其自旋-轨道作用小，而且碳元素几乎没有核磁矩，即使在室温下，也显示出较长的自旋弛豫时间。这一特性，使石墨烯成为一种理想的自旋电子学材料，为研究自旋相关物理特性提供了很好的平台。.本项目主要研究了少层石墨烯中的自旋注入与输运特性，界面电阻对自旋注入效率及自旋积累的影响以及纳米线中自旋电子的注入与探测；研究和发展了与二维材料器件制备相关的技术和工艺：微加工工艺的探索，转角多层石墨烯的制备，二维硫族化物层数的快速检测。我们在少层石墨烯中，实现了自旋电子的有效注入和探测，同时发现界面电阻是实现自旋电子有效注入的一个重要因素；另外，成功将自旋电子注入到砷化铟纳米线中，分析得到砷化铟纳米线中自旋电子的扩散长度达到了1.9微米；研究了银中自旋电子的积累及扩散情况，通过抑制界面散射，可以有效提高自旋扩散长度；发展了一种利用光学衬度快速确定二维硫族化物层数的方法，可以降低材料由于长时间暴露在空气中造成材料本身性质的退化。研究结果为研制和开发石墨烯以及二维硫族化物电子功能器件打下基础。