Des chercheurs du groupe ICN2 de physique et d'ingénierie des nanodispositifs ont proposé une technique de fabrication de nanodispositifs à base de graphène modifiée qui augmente jusqu'à trois fois la durée de vie du spin et la longueur de relaxation par rapport à des travaux antérieurs du même genre. Le travail est le fruit de la collaboration avec Imec et K.U. Louvain (Belgique). Les résultats ont été publiés dans Matériaux 2D et devraient permettre des recherches sur les applications spintroniques à grande échelle.

La spintronique amplifie le potentiel de l'électronique traditionnelle en exploitant le degré de liberté de spin de l'électron, en plus de l'état de charge habituel. À la fin, le but est d'obtenir des appareils à stocker, traiter et lire les informations, mais avec des caractéristiques améliorées telles qu'une faible consommation d'énergie, moins de dissipation de chaleur, vitesse plus élevée, etc. Bien que la spintronique ne se soit pas encore généralisée, certains dispositifs actuels sont basés sur cette nouvelle approche, tels que les disques durs magnétiques, mémoires magnétiques vives et capteurs magnétiques aux applications variées en milieu industriel, la robotique et l'industrie automobile.

Le graphène est un matériau prometteur dans ce domaine. Les spins peuvent y circuler efficacement sur de longues distances, ce qui signifie qu'ils ne changent pas d'état pendant une période relativement longue. En raison de sa production à grande échelle, Le graphène CVD devient populaire pour les dispositifs spintroniques. Cependant, les impuretés résultant de la croissance du graphène et du processus de fabrication du dispositif limitent ses performances.

Une équipe de scientifiques du Groupe Physique et Ingénierie des Nanodispositifs ICN2, dirigé par ICREA Prof. Sergio O. Valenzuela, a proposé un procédé de fabrication de dispositifs à haut rendement à partir de graphène CVD qui a considérablement amélioré ses paramètres de spin. L'oeuvre, dont le premier auteur est Zewdu M. Gebeyehu, était le fruit d'une collaboration avec Imec et K.U. Louvain (Belgique). Les résultats ont été publiés dans Matériaux 2D .

Ils démontrent un signal de spin mesuré sur un canal de 30 µm de long avec des durées de vie de spin à température ambiante allant jusqu'à trois nanosecondes et des longueurs de relaxation de spin allant jusqu'à 9 µm dans du graphène monocouche sur SiO 2 Substrats /Si. Ces paramètres de spin sont les valeurs les plus élevées pour toute forme de graphène (à la fois exfolié et CVD) sur un SiO standard 2 /Si substrat.

Pour obtenir ces performances d'essorage améliorées, les chercheurs ont utilisé du graphène CVD cultivé sur une feuille de platine et modifié la technique de fabrication du dispositif pour réduire les niveaux d'impuretés associés aux étapes de croissance et de fabrication du graphène. Cette dernière nécessite l'optimisation de plusieurs processus standards, impliquant la présélection de graphène uniforme de haute qualité avec un faible niveau d'impuretés, une étape de gravure combinant lithographie par faisceau d'électrons et plasma d'oxygène et un post-recuit approprié sous vide poussé. L'approche peut être mise à l'échelle et permet une fabrication hautement reproductible de dispositifs, qui est la principale condition d'une industrialisation potentielle.

L'amélioration des paramètres de spin ainsi que la reproductibilité du processus de fabrication des dispositifs nous rapprochent de la réalisation d'architectures de circuits complexes pour les dispositifs spintroniques tels que la logique de spin et la logique en mémoire pour le calcul au-delà du CMOS.