構造石墨烯的垂直結構並研究其量子輸運特性對於使石墨烯電子學擴展到第三個維度👐、豐富石墨烯的研究內容🤽🏻♀️、發現新的實驗現象和物理效應具有重要意義。意昂体育平台物理學院 “納米結構與低維物理”研究團隊青年教師廖誌敏副教授和研究生在俞大鵬教授的帶領下，在該研究方向上取得了一系列重要研究進展🕠。
他們首先發展出一種新方法能將不同大小🤥💇♂️、不同形狀的石墨烯微米片精確轉移到任意襯底的指定位置🩻，而不損壞石墨烯本征性質，同時減少襯底環境對石墨烯性質的影響（別亞青🦊🫲🏿、周楊波等Advanced Materials 23, 3938 (2011)）；該轉移方法獲得的石墨烯具有良好的力學性質👳♀️，通過對單層石墨烯的拉伸可以將楊氏模量提高到1TPa（林清源等ACS Nano 7, 1171 (2013)）；此外，將石墨烯微米片轉移到預先製備的電極上🧑🏽🍳👨🏽✈️，就可以獲得各種功能器件，例如⚰️，紫外光誘導的非易失性存儲器（孟傑等Small DOI: 10.1002/smll.201202947 (2013)）⚧；將多層石墨烯垂直疊放，電流垂直於石墨烯平面的情況下，器件磁阻的大小對磁場方向非常敏感🧑🏿🔧，並表現出強烈的各向異性（廖誌敏👌🏽、吳漢春等Advanced Materials 24, 1862 (2012)）👲。
最近，該研究團隊的博士生陳靜靜、孟傑、周楊波等通過逐層轉移石墨烯，製備了正常金屬/多層石墨烯/正常金屬和鐵磁金屬/多層石墨烯/鐵磁金屬垂直結構，研究了在電流垂直於石墨烯平面的情況下，溫度🍫、磁場、門電壓對載流子輸運的調製作用。對於正常金屬/多層石墨烯/正常金屬垂直結構，發現當載流子在垂直方向輸運通過兩層石墨烯時🤚🏻，器件在室溫下達到400%的磁阻效應。鐵磁金屬/多層石墨烯/鐵磁金屬垂直結構展現出穩定的自旋閥效應。這種超薄的石墨烯器件單元可能在磁電子學方面有著潛在的應用⚫️。相關結果發表在Nature Communications 4, 1921 (2013)。
鈷/石墨烯/鈷垂直結構自旋閥性質
上述研究工作得到了人工微結構與介觀物理國家重點實驗室🤽🏻♂️、國家973計劃、國家自然科學基金👩🏿🌾👱🏽♂️、教育部新世紀人才計劃的支持。
編輯：王艷艷
