Un article publié aujourd'hui dans Communication Nature présente une nouvelle méthode pour déterminer l'anisotropie de durée de vie de spin des porteurs polarisés en spin dans le graphène en utilisant la précession de spin oblique. L'oeuvre, dirigé par le professeur de recherche ICREA Sergio O Valenzuela, Chef de Groupe du Groupe Physique et Ingénierie des Nanodispositifs ICN2, démontre les mesures d'anisotropie de la durée de vie du spin dans le graphène et les discute à la lumière des connaissances théoriques actuelles.
L'une des énigmes les plus fascinantes pour les communautés du graphène et de la spintronique consiste à identifier le principal processus microscopique de relaxation du spin dans le graphène. Les mécanismes de relaxation conventionnels ont donné des résultats contradictoires lorsqu'ils sont appliqués au graphène monocouche. Dans un article publié aujourd'hui dans Communication Nature , des chercheurs de l'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) déterminent l'anisotropie de durée de vie de spin de porteurs polarisés en spin dans le graphène, qui devrait générer des informations précieuses pour surmonter l'énigme ci-dessus.
Le présent travail démontre les mesures d'anisotropie de la durée de vie du spin dans le graphène et les discute à la lumière des connaissances théoriques actuelles. Il a été coordonné par le professeur de recherche ICREA Sergio O. Valenzuela, Chef de Groupe du Groupe Physique et Ingénierie des Nanodispositifs ICN2, en collaboration avec l'INPAC - Institute for Nanoscale Physics and Chemistry (Louvain, La Belgique). Le premier auteur de l'article est Bart Raes, de l'ICN2.
L'anisotropie est déterminée à l'aide d'une nouvelle méthode basée sur la précession de spin oblique, un changement dans l'orientation de l'axe de rotation d'un corps en rotation. Contrairement aux approches antérieures, la méthode ne nécessite pas de champs magnétiques hors plan importants et est donc fiable pour les densités de porteurs faibles et élevées. Les auteurs déterminent d'abord la durée de vie du spin dans le plan par des mesures conventionnelles de précession de spin avec des champs magnétiques perpendiculaires au plan du graphène. Puis, afin d'évaluer la durée de vie de spin hors plan, ils mettent en œuvre des mesures de précession de spin sous des champs magnétiques obliques qui génèrent une population de spins hors du plan.
Les résultats montrent que l'anisotropie de la durée de vie de spin du graphène sur l'oxyde de silicium est indépendante de la densité des porteurs et de la température jusqu'à 150 K, et beaucoup plus faible que précédemment rapporté. En effet, dans l'incertitude expérimentale, la relaxation de spin est isotrope. Avec la dépendance de grille de la durée de vie de spin, cela indique que la relaxation de spin est entraînée par des impuretés magnétiques ou des champs aléatoires d'orbite de spin ou de jauge.
Les auteurs soulignent que les propriétés microscopiques du graphène utilisé dans des appareils provenant de différents laboratoires ne sont pas forcément équivalentes, en raison de la source de graphite ou des étapes de traitement qui ont été utilisées. Ainsi, les résultats expérimentaux peuvent varier selon les groupes de recherche. Cela souligne l'importance de développer des techniques avancées de caractérisation du transport de spin et la mise en œuvre systématique à l'aide d'échantillons d'origine différente.
Les auteurs concluent que les mesures d'anisotropie de relaxation de spin sur des substrats spécifiques et avec un nombre contrôlé d'adatomes déposés seront cruciales pour augmenter la durée de vie de spin vers la limite théorique et pour trouver des moyens de contrôler la durée de vie de spin. C'est la voie à suivre pour développer à terme des approches sans précédent pour l'émergence de protocoles de traitement de l'information basés sur le spin et reposant sur le graphène.
