Un articolo pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura presenta un nuovo metodo per determinare l'anisotropia della vita di spin dei portatori di spin polarizzati nel grafene utilizzando la precessione di spin obliqua. Il lavoro, guidato dalla ricerca ICREA Prof Sergio O Valenzuela, Capogruppo del gruppo ICN2 Physics and Engineering Of Nandevices, dimostra le misurazioni dell'anisotropia della durata dello spin nel grafene e le discute alla luce delle attuali conoscenze teoriche.
Uno degli enigmi più affascinanti per le comunità del grafene e della spintronica è identificare il principale processo microscopico per il rilassamento dello spin nel grafene. I meccanismi di rilassamento convenzionali hanno prodotto risultati contraddittori quando applicati al grafene a strato singolo. In un articolo pubblicato oggi su Comunicazioni sulla natura , ricercatori dell'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) determinano l'anisotropia della vita di spin dei portatori di spin polarizzati nel grafene, che dovrebbe generare informazioni preziose per superare il puzzle di cui sopra.
Il presente lavoro dimostra le misurazioni dell'anisotropia della durata dello spin nel grafene e le discute alla luce delle attuali conoscenze teoriche. È stato coordinato dalla Ricerca ICREA Prof Sergio O. Valenzuela, Capogruppo del gruppo ICN2 Physics and Engineering Of Nandevices, in collaborazione con l'INPAC - Institute for Nanoscale Physics and Chemistry (Lovanio, Belgio). Il primo autore dell'articolo è Bart Raes, dall'ICN2.
L'anisotropia viene determinata utilizzando un nuovo metodo basato sulla precessione di spin obliquo, un cambiamento nell'orientamento dell'asse di rotazione di un corpo rotante. A differenza degli approcci precedenti, il metodo non richiede grandi campi magnetici fuori piano e quindi è affidabile sia per basse che per alte densità di portanti. Gli autori determinano prima la durata dello spin nel piano mediante misurazioni di precessione di spin convenzionali con campi magnetici perpendicolari al piano del grafene. Quindi, per valutare la vita di spin fuori piano, implementano misurazioni di precessione di spin sotto campi magnetici obliqui che generano una popolazione di spin fuori dal piano.
I risultati mostrano che l'anisotropia della durata dello spin del grafene sull'ossido di silicio è indipendente dalla densità del vettore e dalla temperatura fino a 150 K, e molto più debole di quanto riportato in precedenza. Infatti, nell'incertezza sperimentale, il rilassamento di spin è isotropo. Insieme alla dipendenza dal gate della durata dello spin, ciò indica che il rilassamento dello spin è guidato da impurità magnetiche o da campi casuali di spin-orbita o gauge.
Gli autori sottolineano che le proprietà microscopiche del grafene utilizzato in dispositivi provenienti da laboratori diversi non sono necessariamente equivalenti, a causa della sorgente di grafite o delle fasi di lavorazione che sono state utilizzate. Così, i risultati sperimentali potrebbero variare tra i gruppi di ricerca. Ciò sottolinea l'importanza di sviluppare tecniche avanzate di caratterizzazione del trasporto di spin e l'implementazione sistematica utilizzando campioni di diversa origine.
Gli autori concludono che le misurazioni dell'anisotropia di rilassamento dello spin su substrati specifici e con un numero controllato di adatomi depositati saranno cruciali per aumentare la durata dello spin verso il limite teorico e per trovare modi per controllare la durata dello spin. Questo è il percorso per sviluppare in definitiva approcci senza precedenti per l'emergere di protocolli di elaborazione delle informazioni basati sullo spin che si basano sul grafene.
