Grafen ve Grafit Spin Filitresi

Abstract

Ilk defa gösterilen spin filitrelemesi birçok bilim adamını benzer olayı gösteren farklı sistemleri araştırmaya yöneltti. Bu eklemler hem bilimsel hem de teknolojik uygulamaları açısından çok önemlidir. Çünkü bu sistemlerde oda sıcaklığında çok yüksek manyetorezistans (600%) elde etmek mümkündür ve bu rakam teorik hesaplamalara oldukça yakındır. Konuyla ilgili bilim çevrelerinde MgO tabanlı bu eklemlerin mevcut ve gelecek nesil yeni manyetik sensör, spin tork hafıza ve mikrodalga osilatör sitemlerinin tabanını oluşturacağı kanaati hakimdir. Gittikçe küçülen nano tünel eklemlerde rezistans × alan (RA) değeri yüksek frekans uygulamaları için sınırlayıcı faktördür, çünkü impedans eşitliğini sağlamak 100 nm den küçük tünel eklemlerde kolay değildir. Yüksek dielektirik özelliğinden dolayı MgO tünel bariyerlerini RA değerleri 1 ohm/ mikron karenin altında olacak şekilde büyütmek çok zordur. Alternatif spin filtreleme ve yüksek manyetorezistans sistemleri olarak, epitaksiyel [Ni (111) ve/veya Co(0001)]/grafen/[Ni (111) ve/veya Co(0001)] eklemleri teorik olarak 2007 yılında öngörülmüştür. Tamamen metalik olan bu sistemler sayesinde RA değeri çok daha iyi kontrol edilebilen nano aygıtları yapmak mümkündür. Ancak şimdiye kadar böyle bir sistem henüz deneysel olarak gösterilememiştir. Grafen ve Grafit Spin Filitresi adlı bu proje kapsamında grafen tabanlı spin filitreleri kimyasal buhar biriktirme metodu kullanılarak büyütülen grafen kullanılarak üretilmiş ve manyetoelektronik ölçümleri yapılmıştır. Akım düzleme dik spin filitrelerinin üretimin bu proje süresinde manyeto dirnç ölçümü yapılamadı. Üretilen sistemlerde özellikle Nikel grafen arayüzündeki spin saçılması kuvvetli olduğu için böyle bir sistemde henüz gerek bizim laboratuvarımızda gerekse dünyanın önde gelen spintronik laboratuvarlarında Karpan ve arkadaşlarının tahmin ettiği spin filitreleme özelliği gösterilememiştir. Ancak üretilen düzlemsel spin filitrelerinde spin sinyalinin 10 mikrondan daha uzağa taşınabileceği üretilen tek tabakalı grafen örneklerinde oda sıcaklığında lokal konfigürasyonda ölçülmüş ve gösterilmiştir. Bu değer dünyada önde gelen laboratuvarlarda elde edilen sonuçlara yakındır ve grafen tabanlı spin filitreleri uygulamaları için önemli bir sonuçtur.