Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers muestran que la aplicación de un campo magnético moderado en el plano aumenta la vida útil de espín de los electrones en el grafeno. Los resultados de este trabajo tienen profundas implicaciones para el uso del grafeno como plataforma post-CMOS en espintrónica, y hacer una contribución importante a la comprensión de la física de los materiales 2D. Los hallazgos han sido publicados recientemente en la prestigiosa revista Cartas de revisión física .
"Con este trabajo hemos contribuido a agregar una pieza al rompecabezas de por qué el grafeno en la práctica no es tan bueno para la espintrónica como predice una teoría. Debemos seguir encontrando otras piezas de este interesante rompecabezas", dice Sergey Kubatkin. profesor de física de dispositivos cuánticos, en Chalmers.
El grafeno es uno de los candidatos prometedores en la plataforma post CMOS para espintrónica, el uso de espín de electrones para el procesamiento de información. Un requisito práctico para la espintrónica es encontrar materiales en los que el espín del electrón pueda viajar largas distancias sin perturbaciones. es decir, materiales con una larga vida útil de centrifugado. En teoria, el grafeno es un material ideal para esto debido a su alta movilidad de portador y su capacidad para mantener intacto el espín del electrón durante milisegundos. Sin embargo, en el grafeno real, la vida útil del espín es del orden de nanosegundos, es decir, una discrepancia entre la teoría y el experimento de aproximadamente 6 órdenes de magnitud.
¿Qué limita la vida útil de los espines en los dispositivos de grafeno reales? Esa es la cuestión que aborda el estudio y actualmente uno de los principales enigmas de la física del grafeno. En una publicación anterior en la misma revista, publicado en octubre de 2011 (ver enlace a continuación), el grupo propuso la idea de que la vida útil del espín en el grafeno puede estar limitada por la dispersión de los defectos en el grafeno, que se comportan como impurezas magnéticas. Ahora, el equipo ha demostrado esta idea directamente aplicando un campo magnético moderado en el plano y ha observado un aumento en la vida útil del espín del electrón:el campo magnético en el plano congela los defectos magnéticos, y se suprimen las alteraciones del espín de los electrones en el grafeno.
Para investigar estos efectos, Los investigadores midieron la relajación del espín de los electrones a través de correcciones de interferencia cuántica a la conductividad eléctrica del grafeno a bajas temperaturas. Esta corrección cuántica es destruida por campos magnéticos perpendiculares débiles y por el efecto aleatorio de la temperatura, sin embargo, experimentalmente se ve que permanece finito incluso a las temperaturas más bajas. Inesperadamente, la influencia del campo en el plano en la vida útil del espín no fue monótona:un campo en el plano muy débil ha dado como resultado una disminución pequeña pero notable en la vida útil del espín antes de que se mejore en un campo algo más fuerte. El comportamiento en el campo débil se entendió en términos de una contribución de la dinámica de espín previamente desconocida al magnetotransporte:el campo en el plano fuerza la precesión tanto del espín del electrón como del espín del defecto magnético. Si los dos giran a la misma velocidad y en la misma dirección, la precesión no tiene ningún efecto sobre la vida útil del espín del electrón. Sin embargo, si los electrones "ven" el giro de la dispersión de impurezas en una fase aleatoria, La vida útil del espín del electrón disminuye.
