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Control of spin motion in DOS-controlled single-wailed carbon nanotubes

DOS控制的单壁碳纳米管中自旋运动的控制

基本信息

批准号：
17310060
负责人：
SHIRAISHI Masashi
金额：
$ 9.74万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17310060/
关键词：
carbon nanotube spintronics ナノチューブスピンエレクトロニクス物性実験メゾスコピック系単層カーボンナノチューブ電子散乱・スピン散乱バリスティック伝導極性制御分子内包ドーピング電界効果型トランジスタ磁気抵抗効果

项目摘要

The purpose of this study is (1) stable control of density of states (DOS) in single-walled carbon nanotubes (SWNTs) in order to control injected carriers, (2) injection of polarized spins into DOS-controlled SWNTs. In order to achieve these two purposes, we have set 3 important milestones, that is, (a) increase of carrier injection efficiency in SWNT-based field effect transistors, (b) band engineering of SWNTs as a channel layer in FETs by carrier doping (c) spin injection into such SWNTs from ferromagnetic electrodes. Concerning the milestone (a) and (b), we have succeeded in fabricating SWNT-FETs with high performance and also polarity controlled SWNT-FETs using Tetracyano-p-quinodimethane (TCNQ) and polyethireneimine. Concerning the milestone (c), first we fabricated single-electron transistors using SWNT and estimated scattering length of injected carriers (electron and hole) to be 200-300 nm. Next we replaced electrodes from non-magnet to ferromagnet in order to achieve spin injection. In addition, we newly introduced a non-local 4-terminal magnetoresistance measurement method for obtaining reliable results. As a result, we have observed hysteresis in resistance in SWNT spin valve with 4 electrodes at 3.8 K. The spin coherent length was estimated to be about 90 nm.

本研究的目的是（1）稳定地控制单壁碳纳米管（SWNTs）的态密度（DOS）以控制注入的载流子，（2）在DOS控制的SWNTs中注入极化自旋。为了实现这两个目的，我们设定了3个重要的里程碑，即（a）提高基于SWNT的场效应晶体管中的载流子注入效率，（B）通过载流子掺杂将SWNT作为FET中的沟道层进行能带工程，（c）从铁磁电极将自旋注入到这样的SWNT中。关于里程碑（a）和（B），我们已经成功地制造了具有高性能的SWNT-FET以及使用四氰基对醌二甲烷（TCNQ）和聚噻吩亚胺的极性控制的SWNT-FET。关于里程碑（c），首先，我们使用SWNT制造单电子晶体管，并估计注入载流子（电子和空穴）的散射长度为200-300 nm。接下来，我们将电极从非磁体替换为铁磁体，以实现自旋注入。此外，我们新引入了一种非局部四端磁阻测量方法，以获得可靠的结果。结果表明，在3.8K时，我们观察到了四电极单壁碳纳米管自旋阀的电阻滞后现象。自旋相干长度估计为约90 nm。