Electron spin transport in graphene-based devices

Elektron-Spintransport in op Grafeen Gebaseerde Devices Computers die informatie verwerken met behulp van de elektronspin in plaats van hun lading, zijn een veelbelovend concept voor de toekomst. Daarom is het nodig een materiaal te vinden, dat spins kan vervoeren, zonder dat hun spinoriëntatie verandert. Grafeen is een honingraatrooster van koolstofatomen met een dikte van één atoom en is een mogelijke kandidaat voor dit doel, vanwege een hoge elektronmobiliteit en een verwachte lage spinverstrooiing bij kamertemperatuur. Toch blijven de resultaten van spintransportexperimenten ruim beneden de verwachte spinrelaxatielengten en –tijden, de typische parameters die spinverstrooiing beschrijven. Dit proefschrift richt zich op het begrijpen van de beperkende factoren voor spintransport in grafeen. Daarvoor onderzoeken we de invloed van ferromagnetische contacten, storende elektrische potentialen in de directe omgeving en het effect van het substraat op het grafeen. We laten zien, dat contacten met lage elektrische weerstanden er toe kunnen leiden, dat de kwaliteit van het grafeenkanaal aanzienlijk wordt onderschat. We tonen ook aan, dat de invloed van storende elektrische potentialen kan worden gescreend door het induceren van extra ladingen in het systeem. Deze ladingen kunnen elektrisch worden aangeslagen, of afkomstig zijn van de verandering van de bandstructuur van één laag grafeen naar een stapel van meerdere lagen grafeen. We laten verder zien, dat spintransport in grafeen sterk kan worden beïnvloed door de verandering van het substraat en we bespreken het onverwachte effect van gelokaliseerde toestanden die aan het transportkanaal koppelen. We sluiten af met een commentaar op de lopende discussie over de dominante spinrelaxatiemechanismen in grafeen.