Electron spin transport in graphene and carbon nanotubes

Electron spin transport in grafeen en in koolstof nanobuisjes Grafeen, is een kristaal laag van koolstof atomen die slechts één atoomlaag dik is. Een koolstof nanobuisje is te verkrijgen door een grafeen laag op te rollen. In dit proefschrift laten we zien, met behulp van experimenten, dat deze materialen geschikt zijn voor spin transport. Met behulp van electron-beam lithografie hebben we een zogeheten spin valve ('spinklep') gemaakt uit deze materialen. Zo'n spinklep bestaat uit een niet-magnetisch materiaal (grafeen / koolstof nanobuisje) dat ingeklemd zit tussen twee ferromagneten. Vanuit één van de ferromagneten sturen we elektronen met één bepaalde spinrichting het niet-magnetische materiaal in. Ze worden door de ferromagneet aan de andere kant vervolgens weer gedetecteerd. Die tweede ferromagneet laat alleen de elektronen door die ook na beweging door het niet-magnetische materiaal hun oorspronkelijke spinrichting hebben behouden. In die toestand neemt de elektrische weerstand van de spin valve als geheel af. De elektrische weerstand van de spin valve neemt toe op het moment dat we de tweede ferromagneet selectief maken op elektronen met een spin orientatie antiparallel ten opzicht van de geinjecteerde elektronen. Metingen op lage temperaturen (4.2 K) laten zien dat een spinklep uit een grafeen laag, of uit een koolstof nanobuisje, zeer goed werkt en dat de spinrichting behoudend blijft over relatief lange afstanden. Omdat de grafeen-spinklep ook op kamer temperatuur werkt, is grafeen een veelbelovend materiaal voor mogelijke alledaagse toepassingen, zoals in magnetische RAM-geheugens.