Imagen de una franja de grafeno de 125 µm de largo con contactos de cobalto. Crédito:ICN2
Investigadores del Grupo de Física e Ingeniería de Nanodispositivos ICN2 han propuesto una técnica de fabricación de nanodispositivos basada en grafeno modificada que aumenta hasta tres veces la vida útil del espín y la duración de la relajación en comparación con trabajos anteriores del mismo tipo. El trabajo fue fruto de la colaboración con Imec y K.U. Lovaina (Bélgica). Los resultados han sido publicados en Materiales 2-D y se espera que potencien las investigaciones sobre aplicaciones espintrónicas a gran escala.
La espintrónica amplifica el potencial de la electrónica tradicional al explotar el grado de libertad de giro del electrón, además del estado de carga habitual. En el final, el objetivo es obtener dispositivos para almacenar, procesar y leer información, pero con características mejoradas como un menor consumo de energía, menos disipación de calor, mayor velocidad, etc. Aunque la espintrónica aún no se ha generalizado, algunos dispositivos actuales se basan en este nuevo enfoque, como discos duros magnéticos, memorias magnéticas de acceso aleatorio y sensores magnéticos con variadas aplicaciones en entornos industriales, robótica y automoción.
El grafeno es un material prometedor en este campo. Los giros pueden fluir eficientemente en él a largas distancias, lo que significa que no cambian de estado durante un tiempo relativamente largo. Debido a su producción a gran escala, El grafeno CVD se está volviendo popular para los dispositivos espintrónicos. Sin embargo, las impurezas que surgen del crecimiento del grafeno y el proceso de fabricación del dispositivo limitan su rendimiento.
Un equipo de científicos del Grupo de Física e Ingeniería de Nanodispositivos ICN2, dirigido por el profesor ICREA Sergio O. Valenzuela, ha propuesto un proceso de fabricación de dispositivos de alto rendimiento a partir de grafeno CVD que ha mejorado sustancialmente sus parámetros de giro. La obra, cuyo primer autor es Zewdu M. Gebeyehu, fue fruto de una colaboración con Imec y K.U. Lovaina (Bélgica). Los resultados han sido publicados en Materiales 2-D .
Demuestran una señal de giro medida a través de un canal de 30 µm de largo con tiempos de vida de giro a temperatura ambiente de hasta tres nanosegundos y longitudes de relajación de giro de hasta 9 µm en grafeno monocapa sobre SiO 2 / Sustratos de Si. Estos parámetros de giro son los valores más altos para cualquier forma de grafeno (grafeno exfoliado y CVD) en un SiO estándar. 2 / Sustrato de Si.
Para lograr este rendimiento de giro mejorado, Los investigadores utilizaron grafeno CVD cultivado en una lámina de platino y modificaron la técnica de fabricación del dispositivo para reducir los niveles de impureza asociados con el crecimiento del grafeno y los pasos de fabricación. Esto último requiere la optimización de varios procesos estándar, que implica la preselección de grafeno uniforme de alta calidad con bajo nivel de impurezas, un paso de grabado que combina la litografía por haz de electrones y el plasma de oxígeno y un recocido posterior adecuado en alto vacío. El enfoque se puede escalar y permite una fabricación de dispositivos altamente reproducible, que es el principal requisito para la industrialización potencial.
La mejora en los parámetros de espín junto con la reproducibilidad del proceso de fabricación del dispositivo nos acerca a la realización de arquitecturas de circuitos complejos para dispositivos espintrónicos como la lógica de espín y la lógica en memoria para más allá de la computación CMOS.
