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展,。2017年2月15日,，吳漢春教授和臺灣大學(xué)張慶瑞教授課題組合作撰寫的論文“Large Positive In-Plane Magnetoresistance Induced by Localized States at Nanodomain Boundaries in Graphene”在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Nature Communications（《Nat. Comm. 8, 14453, 2017; DOI：10.1038/NCOMMS14453）在線發(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)新的方法來操縱電子自旋自由度進行信息的傳遞,、處理與存儲，具有目前傳統(tǒng)微電子學(xué)無法比擬的優(yōu)勢,。當(dāng)前自旋電子學(xué)正處于快速發(fā)展時期,，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們認識水平的提高，很多新的現(xiàn)象和應(yīng)用不斷被揭示和發(fā)現(xiàn)。進入新世紀(jì)以來,，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)展帶來了新的動力。石墨烯被稱為“黑金”,，是“新材料之王”,，已掀起一場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,，更特別的是它能長距離的保持電子自旋的訊號,，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,，因此有可能成為自旋電子學(xué)領(lǐng)域內(nèi)充滿希望的材料,。但是石墨烯自身沒有磁性，如何有效地引入自旋是該領(lǐng)域最主要的問題,。
吳漢春課題組與臺灣大學(xué)張慶瑞教授課題組就這一問題展開合作,，他們通過理論和實驗相結(jié)合研究了納米缺陷對石墨烯自旋輸運的影響，發(fā)現(xiàn)5-7-5-7線缺陷的局域態(tài)在無外加磁場下能產(chǎn)生室溫自旋過濾效應(yīng),，在施加面內(nèi)磁場下能導(dǎo)致一個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,，愛爾蘭圣三一學(xué)院物理系系主任Igor Shvets教授，德國漢堡大學(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)啟動計劃和沙特Aramco工業(yè)基金的資助。
吳漢春2008年博士畢業(yè)于愛爾蘭圣三一學(xué)院,，并留校任職,。2014年6月來我校工作并組建了納米磁學(xué)和自旋調(diào)控實驗室開展研究。入職以來共發(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 以利用線缺陷造成自旋電子的產(chǎn)生與傳輸,，有望開拓石墨烯產(chǎn)業(yè)的嶄新方向。
文章鏈接： http://www.nature.com/articles/ncomms14453
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