近日, 中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所研究員鄭小巨集小組與加拿大麥吉爾大學、山西大學等國內外單位合作, 在基於二維垂直異質結獲得完全自旋極化電流的研究中取得新的進展。
如何獲得完全自旋極化輸運是自旋電子學的重要研究課題。 二維材料中的自旋極化輸運, 最早在具有鋸齒形邊沿的石墨烯納米帶中通過施加橫向電場得到, 之後又相繼提出了多種手段, 如邊沿修飾、B-N共摻雜等。 這些研究手段可以分為利用電場調控和基於化學修飾兩類, 但這兩類在石墨烯納米帶中實現完全自旋極化輸運的方案,
鄭小宏小組等研究人員提出了利用h-BN/graphene/h-BN二維垂直異質結構獲得完全自旋極化輸運。 h-BN/graphene/h-BN通過AA堆積形成三明治式的垂直異質結構, 中間層的鋸齒形graphene納米帶具有局域的邊沿態且分佈在兩套不同的子晶格上, 單獨的鋸齒形graphene納米帶是自旋簡並的, 加上兩層BN後形成的h-BN/graphene/h-BN二維垂直異質結構產生了自旋劈裂。 研究發現, BN層產生的stagger勢作用在graphene兩套不同的子晶格上, 使得具有不同自旋的邊沿態能量沿著相反方向移動,
相關研究成果發表在Nanoscale上。 該研究得到了國家自然科學基金委、中科院超級計算中心合肥分中心等的資助。