グラフェン/強磁性体接合におけるバレートルク評価技術の確立

石墨烯/铁磁键合谷值扭矩评估技术的建立

• 批准号: 21K14530
• 负责人: 岡野 元基
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14530/
• 关键词: バレー流; バレートロニクス; グラフェン

近年、ジュール損失を伴わない情報処理の手法として、角運動量の流れを活用したスピン/ バレートロニクスが注目されている。特に電子のスピン自由度の流れであるスピン流は異種物質間での移動が可能なことから、様々なデバイス展開が提案されている。一方で物質の結 晶構造に由来した角運動量の流れであるバレー流は、物質の外部に取り出せないために検出手法が限られ、活用法の提案も少ない課題がある。しかしスピン流に比べて、電流-バレー流の変換効率は10倍以上大きくゲート電圧で広範囲に制御できる特徴を有しており、バレー 自由度の新たな利用展開を創発することが重要である。そこで本研究計画では、バレーが蓄積したグラフェンに強磁性金属を接合し、界面の磁気的相互作用を介してバレーの検出・定量評価を行う手法を考案し実証することを目的とした。グラフェンの端部に蓄積したバレー自由度は磁気モーメントを持つことから、磁性体を接合することで磁化にトルクを与える。 その結果生じる磁化揺動を磁気抵抗効果により検出し、バレートルクの定量評価法を確立する。本年度はまずスコッチテープ法により、六方晶窒化ホウ素で挟まれた二層グラフェン膜を作製した。物質材料研究機構より提供された世界最高品質の六方晶窒化ホウ素結晶を用いることで高移動度の特徴を有するグラフェン膜を用意した。また、バレートルクの検出には、磁気抵抗効果が大きな強磁性金属であるNiFeを用いるため、電子線描画装置と超高真空蒸着を用いて、グラフェン膜とNiFeとが電気的に接合した素子を作製した。

近年来，利用角动量流动的自旋/瓣膜化，它吸引了人们的注意作为信息处理方法，而不涉及焦耳损失。特别是，由于可以在不同物质之间移动旋转电流（这是电子自旋自由度的流动，因此已经提出了各种设备。另一方面，射击流是从材料的晶体结构中得出的角动量的流动，无法在材料外提取，因此检测方法受到限制，并且很少有建议。但是，与旋转电流相比，电流volley流的转换效率大于10倍以上，并且具有能够用栅极电压控制大范围的特征，并且重要的是创建新的排球自由使用非常重要。因此，该研究项目旨在设计和演示一种通过伏特利堆积的石墨烯键合的方法，并通过接口处的磁相互作用来检测和定量评估凌空。积聚在石墨烯边缘的自由度具有磁矩，因此连接磁性材料会给磁化带来扭矩。通过磁阻检测到所得的磁化波动，并建立了Barrettouk的定量评估方法。今年，首先使用Scotch Tape方法制备了夹在六角硼硼之间的双层石墨烯膜。通过使用材料研究所提供的世界上最高质量的氮化硼晶体来制备具有高迁移率的石墨烯膜。此外，由于Nife是一种具有较大磁化效果的铁磁金属，因此使用电子束绘制装置和超高的真空沉积来制造石墨烯膜和Nife彼此电气粘合的设备。