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石墨烯自旋编码被发现优于硅芯片

本文摘要:不具备低电子迁移率的石墨烯(graphene)仍然被视作缩短摩尔定律(MooresLaw)的关键,而因为石墨烯的均匀分布性(uniformity)高于金属,也使其沦为纳米磁矩电子组件(spintronicdevice)的最佳候选材料。

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不具备低电子迁移率的石墨烯(graphene)仍然被视作缩短摩尔定律(MooresLaw)的关键,而因为石墨烯的均匀分布性(uniformity)高于金属,也使其沦为纳米磁矩电子组件(spintronicdevice)的最佳候选材料。英国查尔摩斯理工大学(ChalmersUniversityofTechnology)的纳米生产实验室(NanofabricationLaboratory)回应,磁矩电子组件能以个别电子自旋来编码信息,而不是利用成千上万的电荷,因此组件的尺寸有望更进一步微缩、功耗也比起硅芯片远比更加较低。

  目前市面有少数组件是使用磁矩编码(spinencoding),还包括一些先进设备的硬盘机以及磁阻式随机存取内存(MRAM);但这些组件仅有能将磁矩编码后的电子移动数纳米,所使用的铜与铝等金属的均匀度严重不足,无法让电子移动更长的距离,容许了磁矩电子组件的性能。为此查尔摩斯理工大学的目标是让磁矩编码后的电子移动距离变长到微米(micrometer)等级,好让各种数字电路都能利用磁矩电子。

  查尔摩斯理工大学教授SarojDash的团队最近利用化学气相沉积(CVD)技术,将石墨烯沉积到铜基板上,再行于室温下移往至绝缘上覆硅(SoI)晶圆片,顺利构建了长距离的磁矩电子通讯;结果显示磁矩电子传输距离可拓展至16微米。  Dash的团队成员、博士候选人VenkataKamalakarMutta回应:石墨烯能以三种方式获得:一就是指石墨块状晶体以机械挤压,这也是最被普遍用于的方式;二是磊晶方式,利用去除表层的硅原子,在碳化硅(SiC)晶圆片上长出有石墨烯,是大面积应用于的合适方案;此外则是在铜箔上以化学气相沉积石墨烯,再行利用化学沉淀铜,将之移往至任何一种基板上。

他认为,在这些方法中,化学气相沉积法是最不切实际的。  Mutta认为,他们在实验室的设置,是在石墨烯两端摆放两个铁磁体(ferromagnetic)电极,原始的电路也有其他参照电极,但有可能不是使用铁磁体;其中有两个电路,一是电流、一是电压,互相隔绝以心目中量测磁矩讯号。目前Dash的团队早已制作了几个非常简单的电路原型,下一步则是制作内存、处理器甚至更加简单的电路,并将更进一步提高能极致制作单晶石墨烯晶圆片的化学气相沉积技术。


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