Des chercheurs de l'Université de Manchester ont peut-être franchi un obstacle important sur la voie de l'informatique quantique, démontrant des améliorations progressives des caractéristiques de transport de spin des dispositifs électroniques à base de graphène à l'échelle nanométrique.

L'équipe, composée de chercheurs de l'Institut national du graphène (NGI) dirigé par le Dr Ivan Vera Marun, aux côtés de collaborateurs du Japon et d'étudiants financés à l'échelle internationale par l'Équateur et le Mexique, a utilisé du graphène monocouche encapsulé par un autre matériau 2D (nitrure de bore hexagonal) dans un hétérostructure dite de van der Waals avec des contacts unidimensionnels (image principale, ci-dessus). Il a été observé que cette architecture offrait un canal de graphène de très haute qualité, réduisant les interférences ou le "dopage" électronique par les contacts tunnel 2D traditionnels.

Les dispositifs "spintroniques", comme on les appelle, peuvent offrir une efficacité énergétique supérieure et une dissipation inférieure par rapport à l'électronique conventionnelle, qui repose sur des courants de charge. En principe, les téléphones et les tablettes fonctionnant avec des transistors et des mémoires à base de spin pourraient être considérablement améliorés en termes de vitesse et de capacité de stockage, dépassant la loi de Moore.

Tel que publié dans Nano Letters , l'équipe de Manchester a mesuré la mobilité des électrons jusqu'à 130 000 cm ² /Vs à basse température (20K ou -253 ^o C). À des fins de comparaison, les seuls efforts publiés précédemment pour fabriquer un appareil avec des contacts 1D ont atteint une mobilité inférieure à 30 000 cm ² /Vs, et le chiffre de 130k mesuré au NGI est supérieur à celui enregistré pour tout autre canal de graphène précédent où le transport de spin a été démontré.

Les chercheurs ont également enregistré des longueurs de diffusion de spin approchant les 20 μm. Là où plus c'est mieux, la plupart des matériaux conducteurs typiques (métaux et semi-conducteurs) ont des longueurs de diffusion de spin <1 μm. La valeur de la longueur de diffusion de spin observée ici est comparable aux meilleurs dispositifs spintroniques au graphène démontrés à ce jour.

L'auteur principal de l'étude, Victor Guarochico, a déclaré que leur "travail est une contribution au domaine de la spintronique du graphène. Nous avons atteint la plus grande mobilité de porteurs à ce jour en ce qui concerne les dispositifs spintroniques basés sur le graphène. rapportés dans la littérature. Ces aspects ouvrent la possibilité d'explorer des architectures logiques utilisant des éléments spintroniques latéraux où le transport de spin sur de longues distances est nécessaire."

Le co-auteur Chris Anderson a ajouté que "ce travail de recherche a fourni des preuves passionnantes d'une approche significative et nouvelle pour contrôler le transport de spin dans les canaux de graphène, ouvrant ainsi la voie à des dispositifs possédant des caractéristiques comparables aux dispositifs avancés basés sur la charge contemporains. S'appuyant sur ce travail , les dispositifs de graphène bicouche dotés de contacts 1D sont maintenant caractérisés, où la présence d'une bande interdite accordable électrostatiquement permet une dimension supplémentaire au contrôle du transport de spin. + Explorer plus loin

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