Charge and spin transport across graphene and multifunctional oxide interfaces

Verbeterde spintronica voor informatietechnologie van de toekomst

Sinds de uitvinding van transistors halverwege de 20e eeuw zijn we het informatietijdperk binnengetreden. In dit tijdperk verbetert de informatietechnologie vooral door transistors te verkleinen. Echter, de grenzen van miniaturisatie tot op atomair niveau zijn bijna bereikt. Daarom is er een vernieuwende ontwikkelingsslag nodig om te komen tot de informatietechnologieën van de toekomst, zowel op het gebied van gegevensopslag als logische gegevensverwerking. Het promotieonderzoek van Crystal Chen richtte zich op experimenteel fundamenteel onderzoek ter vergroting van onze kennis over deze toekomstige elektronica.

In haar proefschrift presenteert Chen om te beginnen de eerste waarneming van spintransport in grafeen op TiO2-getermineerde SrTiO3 (STO). Zij stelt vast dat oppervlakte-elektrische dipolen en door elektrisch veld aangedreven elektronische en structurele faseovergangen, uniek voor STO, het spintransport en de spinrelaxatie in grafeen beïnvloeden. Verdere studies naar ladingstransport in grafeen op STO suggereren een invloed van de domeinwanden op het potentiaallandschap in grafeen, en tonen het verband aan tussen anti-hysterese en de beweging van zuurstof-gaten in STO, welke in theorie gebruikt kunnen worden voor gecombineerde logica en geheugen.

Daarnaast gebruikte Chen spin Hall magnetoresistentie en het spin Seebeck effect voor elektronische uitlezing van de magnetische ordening in BiFeO3 (BFO) in twee verschillende spanningstoestanden. Tenslotte rapporteert zij over het nabijheidseffect in grafeen/BFO hetero-structuren door bestudering van het magnetotransport, waarbij we een sterke invloed van het lokale magnetische moment van BFO op het spintransport in grafeen aantonen. Deze bevinding biedt grote mogelijkheden voor realisatie van spin-logica in apparaten door elektrische manipulatie.

Chen concludeert dat haar studieresultaten nieuwe mogelijkheden bieden voor nabijheids-geïnduceerde functionaliteit in hetero-interfaces, bruikbaar voor de ontwikkeling van toekomstige spintronica en memristive toepassingen.

Het promotieonderzoek van Crystal Chen vond plaats bij de afdeling Fysica van Nano Devices van het Zernike Institute for Advanced Materials met financiering via het Graphene Flagship program (EU), NWO en de RUG.

Zie ook: Combinatiemateriaal levert nieuwe inzichten op voor op brein gebaseerde computer

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/759cf5c6-c7a3-4a63-8457-a507bb61ed95