Omar, Siddharta

English

Grafeen is een één-atomig dik koolstofmateriaal, bekend om zijn uitzonderlijke elektronische eigenschappen die kunnen worden gebruikt in de toekomstige elektronica-industrie. Ook heeft het een grote potentie voor het dragen van het spin-hoekmoment van het elektron over lange afstanden, waardoor het materiaal te gebruiken is voor 'spintronica' waar elektronenspins dienen als informatiedragers. In dit proefschrift bestudeer ik twee fundamentele problemen in spintronische apparaten op basis van grafeen: ten eerste, welke factoren het spintransport in grafeen beïnvloeden en ten tweede, hoe de spinstroom in grafeen te regelen is. Om deze problemen te bestuderen, voeren wij spin-transport experimenten uit in verschillende apparaatarchitecturen. We hebben gevonden dat magnetische onzuiverheden doorslaggevend zijn voor het spin-transport door de spintronische eigenschappen van grafeen in combinatie met magnetische porfyrinemoleculen te meten. Verder hebben we spinafhankelijke ruismetingen uitgevoerd in grafeen en vinden we dat de grootte van de spinruis drie tot vier ordes hoger is dan de grootte van het elektronische ruis. We schrijven dit gedrag toe aan onzuiverheden die de elektronspins sterker verstrooien dan elektronische lading. Om de spinstroom in grafeen te regelen, combineren we grafeen met een ander 2D-materiaal, wolfraamdisulfide (WS2) en fabriceren we grafeen-WS2 heterostructuren. We hebben uitgevonden dat spin-transport sterk wordt onderdrukt in grafeen dat in contact staat met WS2 als gevolg van de versterking van spin-baankoppeling in grafeen. Deze eigenschap kan ook worden geregeld via een extern elektrisch veld. De verkregen resultaten kunnen worden gebruikt om de prestaties van toekomstige op grafeen gebaseerde spintronische apparaten te verbeteren en om de eerste op grafeen gebaseerde spin-transistor te demonstreren.Graphene is a one-atom-thick carbon material, known for its exceptional electronic properties, which can be utilized in the future electronics industry. Also, it has shown a great potential for carrying the spin-angular momentum of electron up to long distances, making it useful in the field of ‘spintronics’ where electron-spins serve as information carriers. In this thesis, I study two fundamental problems in graphene-based spintronic devices: first, which factors affect the spin-transport in graphene and second, how to control the spin-current in graphene. In order to address these issues, we perform spin-transport experiments in various device architectures. We find that magnetic impurities are detrimental to the spin-transport, which we confirm by measuring the spintronic properties of graphene, decorated with magnetic porphyrin molecules. Alternatively, we also perform spin-dependent noise measurements in graphene and find that the spin-noise magnitude is higher by three-to-four orders than the charge noise magnitude. We attribute this behaviour to impurities scattering the electron-spins more severely than electronic-charge. In order to control the spin-current in graphene, we combine graphene with another 2D-material, tungsten disulfide (WS2), and fabricate graphene-WS2 heterostructures. We find that spin-transport is greatly suppressed in graphene which is in contact with WS2 due to the enhancement of spin-orbit coupling in graphene. This property can also be controlled via external electric-field. The obtained results can be utilized to improve the performance of future graphene-based spintronic-devices and to demonstrate the first graphene-based spin-transistor

ARTS repository - University of Groningen

Spin transport and relaxation in graphene, functionalized-graphene &amp; graphene-TMD heterostructures

https://pure.rug.nl/ws/files/55522252/Complete_thesis.pdf

Spin transport and relaxation in graphene, functionalized-graphene & graphene-TMD heterostructures

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

ARTS repository - University of Groningen

Spin transport and relaxation in graphene, functionalized-graphene &amp; graphene-TMD heterostructures

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

ARTS repository - University of Groningen

Spin transport and relaxation in graphene, functionalized-graphene & graphene-TMD heterostructures