石墨烯和钴结合用于制造新的电磁装置

 

       导读：来自IMDEA Nanociencia和其他欧洲中心的研究人员发现，石墨烯与钴的结合提供了磁场领域的相关特性。这一突破为新逻辑设备的开发奠定了基础，这种器件可以快速存储大量数据并降低能耗。

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       数字编码信息的最新技术之一是自旋轨道技术，它不仅利用电子（电子学）及其自旋（自旋电子学）的电荷，而且还利用自旋与其轨道运动的相互作用，提供了与磁性有关的多种属性。

 

       该技术应用于某些材料中，以产生非常稳定但可以用非常小的电流控制和快速移动的磁性配置。所得到的结构被认为对于未来的自旋轨道设备非常有前景，因为它们提供高处理速度和高容量来存储数据，具有低能耗。

 

       现在，由IMDEA Nanociencia 研究所领导的欧洲团队开发了一种准备这种系统的方法。它由堆叠的石墨烯薄膜（单个原子石墨层）制成的器件组成，将该薄膜放置在铁磁性钴上，依次排列在具有一定晶体取向的铂层上。详细信息刊登在在Nano Letters上。

       该研究的主要作者，来自IMDEA Nanociencia的Paolo Perna解释了这种配置的优点：“一方面，石墨烯的独特性能使得可以获得均匀，平坦且受保护的磁性层，这也是原子级完美的。然而，最重要的是所获得的两个磁性能：钴的磁各向异性的改善（其脊优选地朝向某个方向），以及称为Dzyaloshinskii-Moriya的强相互作用，其允许存在手性磁性结构，因为它们不与其镜面图像重叠。”

用于携带二进制信息的孤立子（Skyrmions）

 

       这些纳米尺寸的手性磁结构称为孤立子（Skyrmions）。它们非常稳定，当它们通过石墨烯时，就像二进制信息的载体。“通过两个电触点，每个skyrmion产生的电响应变化，可以解码为 0 和 1，”Perna解释说。

 

       “通过这种方式，在不久的将来，有可能生产出自旋轨道磁性设备，如磁性存储器或传感器，它们比现有的更快，更密集，能耗更低，”研究人员说。

 

       为了检测这些特性，作者使用了组合光谱和显微镜技术，包括巴塞罗那附近的ALBA同步加速器的一些方法。来自马德里康普顿斯大学和自治大学的研究人员以及法国的格勒诺布尔奈内尔研究所也参与了这项研究。

 

       作为器件的基础，作者使用了氧化物绝缘衬底。为了获得高质量的石墨烯，金属基板通常用于实验室，但是它们对于工业来说非常昂贵，并且作为导体，它们不允许器件与芯片的电绝缘。

 

       “我们已经证明，制备基于石墨烯和氧化物绝缘基板的高质量磁性结构是可行的，这可以在当前的制造工艺中实现，”Perna指出。