北京时间04月20日消息,中国触摸屏网讯,英国曼彻斯特大学宣布,该大学教授安德烈·海姆(Andre Geim)的研究小组已确认了石墨烯通入电流时会发生磁化的特性。详细成果已发表在2011年4月15日的学术杂志《Science》上。

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  此次的研究成果是确认了石墨烯会发生与“自旋霍尔效应”相似的现象。自旋霍尔效应是指,向非磁性体导电材料通电时,会沿着垂直于电流的方向产生自旋流,即出现材料被磁化的现象。由于能够通过电流的强度来控制磁化强度,因此有望应用于电流与磁性相融合的“自旋电子学”。不过,以前自旋霍尔效应发生的磁化现象都非常弱,而且只在微小尺寸的元件上发现过这种现象。

  海姆等人此次发现的现象是,在石墨烯的载流子密度为零的“狄拉克点(Dirac point)”附近,为石墨烯施加磁场及电流时,石墨烯薄膜上会沿着垂直于电流的方向产生自旋流。

  据曼彻斯特大学介绍,此次与以往的自旋霍尔效应存在以下不同点。(1)无法用以前用来解释自旋霍尔效应的“自旋轨道相互作用”来解释上述现象;(2)通过施加磁场及改变磁场强度,可以控制自旋流的强度;(3)即便在室温下施加0.1T的弱磁场,仍可产生足够大的效应;(4)即便是数μm的较大尺寸,自旋流也不会衰减。

  以前也有人在理论上指出石墨烯可以发生这种现象。不过,因载流子密度较小等原因,在狄拉克点附近进行实验十分困难,因此一直未能确认到这种现象。海姆等人此次制作了载流子迁移率在室温下达到1万4000cm2/Vs的高品质石墨烯元件,并成功进行了实验。具体的实验方法为,在涂有氮化硼(BN)的SiO2基板上制备了石墨烯元件。此次还采用不使用BN的元件进行了实验,结果表明会发生相同现象,不过室温下的效果只有使用BN时的1/100。

  海姆就此次的研究成果表示,“这对于自旋电子学的很多领域来说都是一大喜讯”。

  海姆的研究小组由来自五个国家的11名人员组成,除曼彻斯特大学之外,还包括来自美国普林斯顿大学、日本物质材料研究机构(NIMS)、荷兰内梅亨大学、美国麻省理工学院(MIT)及俄罗斯微电子科技研究所的研究人员。

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