加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所 石墨烯的不同区域(紫色)由晶界分隔(黑色)
信用:ICN2 来自ICN2理论和计算纳米科学小组以及卢万天主教大学的研究人员已经使用数值模拟来表明自旋扩散长度与晶粒尺寸无关
该结果发表在《纳米快报》上，并对基于石墨烯的自旋电子器件的优化有所启示
石墨烯是一种近年来因其优异的性能而声名鹊起的材料
特别是，对于自旋电子学来说，石墨烯是一种有价值的材料，因为所用电子的自旋在相当长的时间内保持不变
然而，石墨烯需要大规模生产才能用于未来的器件
在这方面，化学气相沉积是最有前途的制造方法
化学气相沉积包括在高温下在金属基底上生长石墨烯
在这个过程中，石墨烯的生成同时在衬底的不同点开始
这产生了不同的石墨烯单晶畴，它们通过晶界相互分离，由五个、七个甚至八个碳环阵列组成
因此，最终产品是多晶石墨烯
对于自旋电子学来说，多晶石墨烯和单晶石墨烯一样好吗？晶界是电荷散射的重要来源，增加了材料的电阻
它们如何影响自旋输运？ 一些实验表明晶界在自旋输运中不起主要作用
在这种情况下，博士
阿伦·W
卡明斯，来自ICN2理论和计算纳米科学小组，由ICREA教授领导
斯蒂芬·罗氏与比利时卢万天主教大学的研究人员一起，利用第一性原理模拟研究了多晶石墨烯中晶界对自旋输运的影响
这项研究发表在《纳米快报》上
研究人员考虑了两种不同的机制，通过这两种机制自旋可能会失去它们原来的方向(自旋弛豫)
一种解释了由于自旋-轨道耦合导致的晶粒内自旋的随机化，另一种考虑了由于晶界散射导致自旋翻转的可能性
然而，研究人员发现后一种情况并没有发生
晶界对自旋输运没有任何不利影响
因此，多晶石墨烯中的自旋扩散长度与晶粒尺寸无关，仅取决于衬底诱导的自旋轨道耦合的强度
此外，这不仅适用于输运的扩散机制，也适用于量子现象开始盛行的弱局域机制
这是第一次量子力学模拟，证实了自旋扩散长度的相同表达式在两种情况下都成立
这项研究强调了一个事实，即单畴石墨烯可能不是自旋电子学应用的必要条件，多晶化学气相沉积生长的石墨烯也同样适用
这将重点放在石墨烯生产的其他方面，如磁性杂质的消除
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