Magnetische informatie blijft langer behouden in gegroeid grafeen

Onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen, de Stichting FOM en het Europese samenwerkingsverband ConceptGraphene hebben ontdekt dat de groei van grafeen op siliciumcarbide een veel langere opslagtijd van magnetische informatie oplevert. Zij ontdekten dit tijdens hun onderzoek naar het transport van magnetische informatie in grafeen, het koolstofkristalrooster van één atoom dik, met als doel een materiaal te vinden waarmee op grotere schaal magnetische informatie kan worden verwerkt. Dit is nodig voor gebruik in toepassingen zoals bijvoorbeeld de kwantumcomputer. Zij publiceerden hun resultaten op 20 februari in Nanoletters.

In het vakgebied van spintronica maken onderzoekers gebruik van het magnetische moment van het elektron, de spin, om informatie te transporteren en op te slaan. Door verstrooiing van elektronen tijdens hun transport door een materiaal, gaat spininformatie verloren na een bepaalde tijd en afstand, respectievelijk de spinrelaxatietijd en spinrelaxatielengte. Een grote relaxatielengte is voordelig voor spintransport tussen logische schakelaars, maar het is ook belangrijk om materialen te vinden die spininformatie behouden gedurende een lange tijd, zodat deze gebruikt kan worden voor quantumcomputing.

Grafeen, het laagje koolstof met een dikte van slechts één atoom, heeft buitengewone eigenschappen en leverde vorig jaar de Nobelprijs voor natuurkunde op. Het meest onderzochte grafeen wordt gemaakt met behulp van de techniek die Nobelprijswinnaars Geim en Novoselov introduceerden. Bij deze methode gebruiken de onderzoekers plakband om laagjes grafeen van een grafiet substraat af te pellen, waarna zij het materiaal op een siliciumoxide ondergrond plaatsen.

De onderzoekers uit Groningen gebruikten voor hun experiment grafeen dat is gegroeid op siliciumcarbide. Dit materiaal ontvingen zij van gelieerde onderzoekers uit een Europees project ConceptGraphene. Het grafeen vertoonde in spintransportmetingen sterk verlengde spinrelaxatietijden vergeleken met hun metingen aan 'gepeld' grafeen. Het nieuwe substraat zorgt voor dit opzienbarende verschil.

De verhoogde spinrelaxatietijden in combinatie met de schaalvergroting van het grafeen betekenen de volgende stap naar computeroperaties op basis van de spintronica.

Meer informatie: Jasper van den Berg

Referentie
'Long spin relaxation times in wafer scale epitaxial graphene on SiC(0001)', T. Maassen, J. J. van den Berg, N. IJbema, F. Fromm, T. Seyller, R. Yakimova, B. J. van Wees, Nano Letters (2012), DOI: 10.1021/nl2042497