Authors: Zewdu M. Gebeyehu
Source: Dipòsit Digital de Documents de la UAB (Universitat Autònoma de Barcelona) (article, 2019-01-01)
Field: Materials Science — Materials Chemistry

High-quality cvd graphene for spintronic applications Aquesta tesi s’ha basat en la síntesi i el processament del grafè per tal d’obtenir les condicions òptimes per a la seva utilització en aplicacions d’espintrònica. La tesi està emmarcada en dos camps de recerca punters: el món del grafè amb la seva riquesa de propietats úniques i el camp de l’espintrònica que explora el grau de llibertat de l’espí de l’electró de cara a noves aplicacions en informàtica i tecnologia de comunicacions (com és ara els dispositius de lògica i d’emmagatzematge d’informació). En aquest context, el grafè és un material prometedor de cara a transportar l’espí amb grans longituds de difusió. Per aconseguir-ho, és clau que el grafè sigui d’alta qualitat amb el mínim de centres de dispersió, tant en el moment de la seva producció com en el processat. Per tant, en aquesta tesi s’ha fet un gran esforç per optimitzar els paràmetres de creixement pel mètode de deposició química per vapor (CVD). S’han aconseguit vàries contribucions rellevants en aquest camp:&#13;\n&#13;\n-S’ha demostrat la importància de la reacció inversa del grafè (“gravat”) durant el creixement, la qual comença a dominar per a temps llarg de creixement, degut a un augment de la concentració d’hidrogen in-situ. Aquest és un fenomen que ha estat ignorat anteriorment però que és de gran rellevància degut al seu efecte sobre l’estructura i la morfologia del grafè. S’ha aconseguit una caracterització completa de l’evolució de la forma dels dominis de grafè ajustant el temps de creixement, el flux dels gasos precursors i el confinament del catalitzador, fet que permet identificar millor l’inici del procés de “gravat”. Controlar aquest efecte és molt important per minimitzar els defectes estructurals induïts per la reacció inversa ja que poden afectar el transport d’electrons/spins. &#13;\n&#13;\n&#13;\n&#13;\n-S’ha introduït un nou tractament previ del catalitzador de coure per reduir els punts de nucleació per al creixement del grafè. La supressió dels punts de nucleació és molt important per tal de promoure un creixement més monocristal&amp;#8226;lí del grafè i així minimitzar la dispersió dels electrons en la frontera dels grans de cristall del grafè. El procediment es basa en un procés de curat tèrmic assistit per fotocatàlisi, que elimina eficaçment els contaminants de carboni que són punts actius per a la nucleació del grafè. &#13;\n&#13;\n&#13;\n&#13;\n-S’ha demostrat una distància de propagació d’espí rècord, superior als 30 micròmetres, en el canal de grafè. Aquest resultat s’ha obtingut utilitzant grafè CVD d’alta qualitat crescut sobre platí i una tècnica de fabricació de dispositius recentment desenvolupada que minimitza la contaminació/ els defectes estructurals durant el processament del grafè. La vida útil de l’espí i les longituds de relaxació obtingudes han resultat ser els valors més alts aconseguits a temperatura ambient en comparació amb previs resultats obtinguts en condicions similars, és a dir, amb grafè CVD sobre substrat estàndard de SiO2/Si. Graphene ; Spintronics ; Nanotechnology ; Materials science ; Context (archaeology) ; Graphene nanoribbons ; Chemical vapor deposition ; Etching (microfabrication) ; Bilayer graphene ; Engineering physics ; Physics ; Condensed matter physics ; Ferromagnetism Graphene research and applications