北理工物理學(xué)院在石墨烯自旋電子學(xué)研究取得重要進(jìn)展
發(fā)布日期：2017-02-17 供稿：物理學(xué)院
編輯：周格羽 審核：江兆潭 閱讀次數(shù)： 北理工物理學(xué)院吳漢春教授課題組在石墨烯自旋電子學(xué)研究方面取得重要進(jìn)展。2017年2月15日,，吳漢春教授和臺(tái)灣大學(xué)張慶瑞教授課題組合作撰寫(xiě)的論文“Large Positive In-Plane Magnetoresistance Induced by Localized States at Nanodomain Boundaries in Graphene”在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Nature Communications（《Nat. Comm. 8, 14453, 2017; DOI：10.1038/NCOMMS14453）在線(xiàn)發(fā)表,。吳教授為論文的第一作者和共同通訊作者,。
自旋電子學(xué)研究利用創(chuàng)新的方法來(lái)操縱電子自旋自由度進(jìn)行信息的傳遞、處理與存儲(chǔ),，具有目前傳統(tǒng)微電子學(xué)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),。當(dāng)前自旋電子學(xué)正處于快速發(fā)展時(shí)期，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們認(rèn)識(shí)水平的提高,，很多新的現(xiàn)象和應(yīng)用不斷被揭示和發(fā)現(xiàn),。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，以石墨烯為代表的二維材料的出現(xiàn),，為自旋電子學(xué)的發(fā)展帶來(lái)了新的動(dòng)力,。石墨烯被稱(chēng)為“黑金”,，是“新材料之王”，已掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命,。石墨烯具有非凡的電子性質(zhì),，有別于一般的導(dǎo)體，它不但能傳遞電子訊號(hào),，更特別的是它能長(zhǎng)距離的保持電子自旋的訊號(hào),，使得電子傳輸除了能有效傳導(dǎo)電子，也能傳遞電子自旋訊號(hào),，因此有可能成為自旋電子學(xué)領(lǐng)域內(nèi)充滿(mǎn)希望的材料,。但是石墨烯自身沒(méi)有磁性，如何有效地引入自旋是該領(lǐng)域最主要的問(wèn)題,。
吳漢春課題組與臺(tái)灣大學(xué)張慶瑞教授課題組就這一問(wèn)題展開(kāi)合作，他們通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合研究了納米缺陷對(duì)石墨烯自旋輸運(yùn)的影響,，發(fā)現(xiàn)5-7-5-7線(xiàn)缺陷的局域態(tài)在無(wú)外加磁場(chǎng)下能產(chǎn)生室溫自旋過(guò)濾效應(yīng),，在施加面內(nèi)磁場(chǎng)下能導(dǎo)致一個(gè)5%的正磁阻，從而提供了一種在石墨烯體系中引入自旋自由度的新途徑（如下圖所示）,。
該工作由多家單位國(guó)際合作完成,。主要合作者還包括俄羅斯科學(xué)院固體所Alexander Chaika博士，愛(ài)爾蘭圣三一學(xué)院物理系系主任Igor Shvets教授,，德國(guó)漢堡大學(xué)Alexander Lichtenstein教授,，荷蘭奈梅亨大學(xué)Mikhail Katsnelson教授和中科院等離子所劉華軍研究員。該工作得到了北京理工大學(xué)學(xué)術(shù)啟動(dòng)計(jì)劃和沙特Aramco工業(yè)基金的資助,。
吳漢春2008年博士畢業(yè)于愛(ài)爾蘭圣三一學(xué)院,，并留校任職。2014年6月來(lái)我校工作并組建了納米磁學(xué)和自旋調(diào)控實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展研究,。入職以來(lái)共發(fā)表SCI論文20篇,，其中第一作者/通訊作者發(fā)表16篇，主要包括Nature Communications 1篇,，ACS Nano 2篇,，Advanced Functional Materials 1篇，Nano Energy 1篇,，Nanoscale 3篇,，APL 1篇，Scientific Reports 2篇等,。合作發(fā)表Nano Letters 2篇,，ACS Nano 1篇。此次在石墨烯上發(fā)現(xiàn)可 以利用線(xiàn)缺陷造成自旋電子的產(chǎn)生與傳輸,，有望開(kāi)拓石墨烯產(chǎn)業(yè)的嶄新方向,。
文章鏈接： http://www.nature.com/articles/ncomms14453
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