二硫化钨/石墨烯异质结新型晶体管

近日，荷兰格罗宁根大学科研团队发明了一种二硫化钨/石墨烯异质结新型晶体管。该设备通过基于二硫化钨层上的双层石墨烯结构来控制自旋电流。研究的详细信息已发布在10月16 日的《物理评论B》杂志上。

为了使晶体管使用电子自旋而不是电荷自旋运行，有必要找到一种方式来开关自旋电流。此外，自旋的寿命至少应等于这些电子通过电路所花费的时间。格罗宁根大学的科学家们基于在二硫化钨层上的石墨烯双层结构，发明了一种满足这两个要求的新型晶体管。

新技术

石墨烯是碳的二维形式，是电子自旋的特殊导体。但是，很难控制这种材料中的自旋电流。自旋是电子的量子力学性质，这使它们微型磁体一样起作用。

先前有研究表明，如果将石墨烯放在二硫化钨层的顶部，则可以控制自旋电流。但是，这种方法缩短了自旋的寿命。钨是一种金属，钨原子会影响穿过石墨烯的电子，从而耗散自旋电流。

在二硫化钨上使用石墨烯的双层结构，通过上层的电子受金属原子影响较少。

能级

关于新型晶体管，当电子通过外层石墨烯层时，面内自旋非常快地消散（仅皮秒）。但是，面外自旋的寿命大约长一百倍。这意味着，即使暴露于二硫化钨，自旋电流的一个分量（具有平面外取向的自旋）也可以传播足够远的距离。

不仅如此，自旋电流能级使它们穿过石墨烯的上层。可以通过施加电场，将自旋电流推入下层来提高能级。“在该处，自旋会感受到金属原子的全部作用，并且自旋电流会迅速消散。”使用电场关闭自旋电流的能力很重要，因为它可以应用于基于该技术的“栅级”晶体管。

然而，构建晶体管基板的某些技术存在限制，使电场选通效果无法实现。但是，值得欣慰的是，“我们已经表明，有可能使自旋电流流过由石墨烯和二硫化钨制成的异质结构，这是创建自旋晶体管的重要一步。”

• < 上页
• 下页 >