Spin transport in graphene - hexagonal boron nitride van der Waals heterostructures
| Promotie: | dr. M. (Mallikarjuna) Gurram |
| Wanneer: | 23 maart 2018 |
| Aanvang: | 09:00 |
| Promotor: | prof. dr. ir. B.J. (Bart) van Wees |
| Copromotor: | dr. I. Vera Marun |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Veelbelovende ontwikkelingen in spintronica
De huidige micro-elektronicatechnologie gebruikt de ladingseigenschappen van een elektron voor informatieverwerking. Het vakgebied spintronica (spin-gebaseerde elektronica) onderzoekt een extra intrinsieke eigenschap van het elektron, spin genoemd, welke een puur kwantummechanische eigenschap is.
Grafeen, een tweedimensionale laag koolstofatomen, bleek de laatste tien jaar een veelbelovend materiaal voor spintronica-toepassingen. Het onderzoek van Mallik Guram gaat over de uitdagingen in grafeen-spintronica waarbij hij zicht richtte op de effecten van het onderliggende substraat, van onzuiverheden op het oppervlak van grafeen en de kwaliteit van de ferromagnetische tunnelingcontacten. Hiervoor introduceerde hij een nieuwe device-geometrie waarbij grafeen volledig is ingekapseld tussen twee lagen hexagonale boornitride (hBN).
Gurram laat zien dat hBN een schone tunnelbarrière-grafeeninterface biedt die lange afstand-spintransport in grafeen mogelijk maakt. Verder laten we zien dat het mogelijk is om spin-injectie en detectiepolarisaties tot ongeveer 100 procent te bereiken en een unieke tekeninversie van spinsignalen te maken door toepassing van een elektrisch veld over de ferromagnetische tunnelingcontacten. Hij heeft ook grootschalige, met chemische dampafzetting (CVD) gekweekte hBN als tunnelbarrières gebruikt en zijn studie wijst op het belang van de kwaliteit en de kristallografische oriëntatie van hBN bij het bepalen van de tunnelingkenmerken.
De resultaten die gepresenteerd worden in dit proefschrift vertegenwoordigen belangrijke ontwikkelingen in het begrijpen van de aard van spintransport in grafeen en spin-injectie via hBN-barrieres. Dit inzicht zal zeker helpen bij het overwinnen van de uitdagingen bij het realiseren van praktische spintronische devices gebaseerd op grafeen-hBN-van der Waals-heterostructuren.
Mallik Gurram verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Fysica van Nanodevices van het Zernike Institute for Advanced Materials met financiering van het EU Graphene Flagship (grant agreement # 696656 en de NWO Spinoza prijs van zijn promotor prof. Bart van Wees.
Zie ook: Laagje van twee atomen dik brengt toepassing spintronica dichterbij