Electron spin transport in graphene and carbon nanotubes
Datum: 16 juni 2008
Promotie: N. Tombros, 14.45 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5,
Groningen
Titel: Electron spin transport in graphene and carbon nanotubes
Promotor(s): prof.dr.ir. B.J. van Wees
Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen
Spin-transport in grafeen en in koolstof nanobuisjes
Grafeen is een kristaallaag van koolstofatomen die slechts één
atoomlaag dik is. Door een grafeenlaag op te rollen kan men een
koolstof nanobuisje verkrijgen. In dit proefschrift laten we met
behulp van experimenten zien, 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
geïnjecteerde elektronen. Metingen op lage temperaturen (4.2 K) laten
zien dat een spinklep uit een grafeenlaag of koolstof nanobuisje zeer
goed werkt en dat de spinrichting behoudend blijft over relatief lange
afstanden. Omdat de grafeen-spinklep ook op kamertemperatuur werkt, is
grafeen een veelbelovend materiaal voor mogelijke alledaagse
toepassingen, zoals in magnetische RAM-geheugens.
Niko Tombros (Israël, 1978) studeerde technische natuurkunde in
Groningen. Het onderzoek werd uitgevoerd bij het Zernike Institute for
Advanced Materials. /JS
Rijksuniversiteit Groningen