納米設計集團ICN2的物理和工程研究人員提出了一種改進的石墨烯基納米器件制造技術。與以往同類工作相比，該技術的自旋壽命和弛豫長度提高了3倍。這項工作是與Imec和KU Leuven(比利時)合作的結果。研究結果已發(fā)表在二維材料上，有望為大規(guī)模自旋電子應用的研究做出貢獻。

除了通常的電荷狀態(tài)，自旋電子學利用電子自由旋轉的自由度，擴大了傳統(tǒng)電子學的潛力。最終的目標是獲得存儲、處理和讀取信息的設備，但具有增強的特性，如更低的功耗、更少的散熱、更高的速度等。雖然自旋電子學并不流行，但目前基于這種新方法的一些器件，如磁硬盤、磁隨機存取存儲器和磁傳感器，在工業(yè)環(huán)境、機器人和汽車工業(yè)中有不同的應用。

石墨烯是該領域很有前途的材料。旋轉可以在其中流動很長一段距離，這意味著它們在相對較長的時間內不會改變狀態(tài)。由于其大規(guī)模生產，化學氣相沉積石墨烯已經(jīng)在自旋電子器件中流行。然而，石墨烯生長和器件制造過程中產生的雜質限制了其性能。

由ICREA教授Sergio O. Valenzuela領導的納米設計集團ICN2的一組物理和工程科學家提出了一種高產量的CVD石墨烯器件制造工藝，該工藝大大提高了其自旋參數(shù)。這部作品的第一作者是Zewdu M. Gebeyehu，是與Imec和kulewen(比利時)合作的成果。結果發(fā)表在二維材料上。

他們展示了在30m長的通道上測量的自旋信號，室溫下的自旋壽命高達3納秒。二氧化硅/硅襯底上石墨烯的自旋弛豫長度高達9 m，這些自旋參數(shù)是標準二氧化硅/硅襯底上任何形式石墨烯(剝離和化學氣相沉積石墨烯)的最高值。

為了實現(xiàn)這種增強的自旋性能，研究人員使用了生長在鉑箔上的化學氣相沉積石墨烯，并改進了器件制造技術，以降低與石墨烯生長和制造步驟相關的雜質水平。后者需要優(yōu)化幾個標準工藝，包括預選低雜質水平的高質量均勻石墨烯，結合電子束光刻和氧等離子體刻蝕步驟，以及在高真空下進行合適的后退火。這種方法可以規(guī)?；⒃试S高度可再現(xiàn)的器件制造，這是潛在工業(yè)化的主要要求。

自旋參數(shù)的提高和器件制造工藝的可重復性，使我們更接近于實現(xiàn)自旋電子器件的復雜電路架構，如超越CMOS計算的自旋邏輯和存儲邏輯。