KR20100112727A - Spin current valve device using graphene nanoribbons - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A spin current valve device using graphene nano ribbons is provided to use a current amount and spin of an atom through graphene nano ribbons which is an information medium. CONSTITUTION: A spin current valve device using graphene nano ribbons includes a graphene nano ribbon, an absorption material, and a side gate. The absorption material is adsorbed to a graphene nano ribbon. The absorption material is an atom or a molecule whose absorption energy in a zigzag edge of graphene is larger than absorption energy in other parts. A side gate(710) applies a voltage to both edges or one edge of a graphene nano ribbon to make absorption density of both edges of the absorption material absorbed to a nano ribbon.

Description

그라핀 나노리본을 이용한 스핀전류밸브 장치{spin current valve device using graphene nanoribbons}Spin current valve device using graphene nanoribbons

본 발명은 그라핀 나노리본(nanoribbon)을 이용한 스핀전류밸브(spin current valve) 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그라핀의 지그재그 가장자리(zigzag-edge)에서의 흡착에너지가 다른 부분에서의 흡착에너지보다 크게 나타나는 원자 또는 분자가 흡착된 그라핀 나노리본을 이용한 스핀밸브장치에 관한 것이다.The present invention relates to a spin current valve device using a graphene nanoribbon (nanoribbon), and more specifically, the adsorption energy at different portions of the graphene zigzag-edge (Zigzag-edge) The present invention relates to a spin valve device using graphene nanoribbons having larger atoms or molecules adsorbed thereon.

일반적으로 그라파이트(graphite)는 탄소 원자가 6각형 모양으로 연결된 판상의 2차원 그라핀 시트(graphenesheet)가 적층되어 있는 구조이다. 최근 그라파이트로부터 한층 또는 수층의 그라핀 시트를 벗겨 내어, 상기 시트의 특성을 조사한 결과 기존의 물질과 다른 매우 유용한 특성이 발견되었다.In general, graphite (graphite) is a structure in which two-dimensional graphene sheets (plateene sheets) of carbon atoms connected in a hexagonal shape are stacked. Recently, one or more layers of graphene sheets were peeled off from graphite, and the properties of the sheets were examined to find very useful properties that differ from existing materials.

가장 주목할 특징으로는 그라핀 시트에서 전자가 이동할 경우 마치 전자의 질량이 제로인 것처럼 흐른다는 것이며, 이는 전자가 진공 중의 빛이 이동하는 속도, 즉 광속에 가까운 속도로 흐른다는 것을 의미한다. 상기 그라핀 시트는 또한 전자와 정공에 대하여 비정상적인 반정수 양자 홀 효과(half-integer quantum hall effect)를 가진다는 것이다.The most notable feature is that when an electron moves in the graphene sheet, it flows as if the mass of the electron is zero, which means that the electron flows at the speed of light movement in vacuum, that is, near the speed of light. The graphene sheet also has an abnormal half-integer quantum hall effect for electrons and holes.

또한 현재까지 알려진 상기 그라핀 시트의 전자 이동도는 약 20,000 내지 50,000cm2/Vs의 높은 값을 가진다고 알려져 있다. 무엇보다도 상기 그라핀 시트와 비슷한 계열인 카본 나노튜브의 경우, 합성 후 정제를 거치는 경우 수율이 매우 낮기 때문에 값싼 재료를 이용하여 합성을 하더라도 최종 제품의 가격은 비싼 반면, 그라파이트는 매우 싸다는 장점이 있으며, 단일벽 카본나노튜브의 경우 그 말려진 방향 및 직경에 따라 금속, 반도체 특성이 달라질 뿐만이 아니라, 동일한 반도체 특성을 가지더라도 밴드갭이 모두 다르다는 특징을 가지므로, 주어진 단일벽 카본나노튜브로부터 특정 반도체 성질 또는 금속성 성질을 이용하기 위해서는 각 단일벽 카본나노튜브를 모두 분리해야 될 필요가 있으며, 이는 매우 어렵다고 알려져 있다.It is also known that the electron mobility of the graphene sheet known to date has a high value of about 20,000 to 50,000 cm 2 / Vs. Above all, in the case of carbon nanotubes similar to the graphene sheet, since the yield is very low after the synthesis after purification, the final product is expensive even if synthesized using cheap materials, while graphite is very cheap. In the case of single-walled carbon nanotubes, not only the metal and semiconductor properties vary depending on the curled direction and diameter, but also the band gaps are different even if they have the same semiconductor properties. In order to use semiconductor or metallic properties, it is necessary to separate each single-walled carbon nanotube, which is known to be very difficult.

반면 그라핀 시트의 경우, 주어진 두께의 그라핀 시트의 결정 방향성에 따라서 전기적 특성이 변화하므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있으므로 소자를 쉽게 디자인 할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 그라핀 시트의 특징은 향후 탄소계 전기 소자 또는 탄소계 전자기 소자 등에 매우 효과적으로 이용될 수 있다.On the other hand, in the case of the graphene sheet, the electrical characteristics change according to the crystal orientation of the graphene sheet having a given thickness, so that the user can express the electrical characteristics in the selection direction, so that the device can be easily designed. The characteristics of the graphene sheet can be used very effectively in the future carbon-based electrical devices or carbon-based electromagnetic devices.

이러한 점에서 그라핀이 갖고 있는 다양한 성질을 이용한 다양한 방면에서의 새로운 용도로의 활용이 모색되고 있다.In this regard, it is being sought to be used for new purposes in various fields using various properties of graphene.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 그라핀을 이용한 스핀전류밸브(spin current valve)장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a spin current valve device using a graphene.

단층 또는 다층 그라핀 나노리본 지그재그 가장자리에서의 흡착에너지가 다른 부분에서의 흡착에너지보다 크게 나타나는 원자 또는 분자를 양 가장자리에 서로 다른 밀도로 흡착시켜서 스핀전류밸브를 형성한다.A spin current valve is formed by adsorbing atoms or molecules with a different density at a single layer or a multilayer graphene nanoribbon zigzag edge, where the adsorption energy at the edge is greater than that at other portions.

본 발명에 따른 스핀전류밸브(spin current valve)는 그라핀 나노리본이란 정보매체를 통해 전류량이란 물리량 이외에 전자의 스핀이란 물리량도 정보전달수단으로 사용할 수 있게 해주는 효과를 준다.Spin current valve (spin current valve) according to the present invention has the effect that through the information medium called graphene nanoribbon in addition to the physical amount of the current amount, the physical amount of the spin of the electron can be used as information transfer means.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

이하에서 그라핀 나노리본에 흡착되는/흡착시키는 원자 또는 분자를 흡착재라 하기로 한다.Hereinafter, the atoms or molecules adsorbed / adsorbed to the graphene nanoribbons will be referred to as adsorbents.

도 1은 금속원자가 흡착된 지그재그 가장자리(zigzag-edge) 그라핀(graphene) 나노리본(nanoribbon)의 모습을 나타낸다.Figure 1 shows the appearance of zigzag-edge graphene nanoribbon (nanoribbon) in which metal atoms are adsorbed.

도 1에서는 그라핀 나노리본(GNRs; Graphene NanoRibbons) 위에 금속원자가 흡착된 경우를 나타내고 있으나 그라핀 나노리본에 흡착시키는 흡착재의 종류는 제 한이 없으며 그라핀의 지그재그 가장자리에서의 흡착에너지가 다른 부분에서의 흡착에너지보다 크게 나타나는 원자 또는 분자 모두 포함한다. 이하 흡착재로 주요 금속원자들의 예를 들어 설명하나, 본 발명에서 흡착재로 사용되는 원자 또는 분자를 금속원자로 한정하는 것은 아니다.1 shows a case where metal atoms are adsorbed onto graphene nanoribbons (GNRs), but the type of adsorbent adsorbed on the graphene nanoribbons is not limited and the adsorption energy at the zigzag edge of graphene is different. Include all atoms or molecules that appear larger than the adsorption energy. Hereinafter, an example of the main metal atoms will be described as an adsorbent, but the atoms or molecules used as the adsorbent in the present invention are not limited to metal atoms.

그라핀에 흡착재의 흡착이 일어나기 위해서는 전자를 금속원자로부터 떼어내어서 그라핀에 옮겨주어야 한다. 이때 금속의 이온화 에너지와 그라핀의 일함수(work function) 차이만큼의 에너지가 필요하다. 이온화된 금속원자와 그라핀 간 간격이 줄어들면 이들 사이에 쿨롱(Coulomb) 에너지가 발생되는데 만약 쿨롱 에너지가 금속원자와 그라핀 간 전자전송에 필요한 에너지보다 클 경우 흡착이 일어나게 된다.In order for the adsorbent to adsorb on the graphene, electrons must be separated from the metal atoms and transferred to the graphene. At this time, energy equal to the difference between the ionization energy of the metal and the work function of the graphene is required. When the gap between ionized metal atoms and graphene decreases, Coulomb energy is generated between them. If the Coulomb energy is larger than the energy required for electron transfer between the metal atoms and graphene, adsorption occurs.

흡착에너지는 많은 수의 전자를 전송하는 경우, 작은 이온 반지름을 갖는 경우, 작은 이온화 에너지를 갖는 경우, 그라핀에 전송된 전하가 좁은 공간에 분포되는 경우에 큰 값을 갖는다.Adsorption energy has a large value when transferring a large number of electrons, when having a small ion radius, when having a small ionization energy, when the charge transferred to the graphene is distributed in a narrow space.

그라핀을 나노리본으로 만들 경우 나노리본의 가장자리 모양은 암체어(armchair) 모양, 지그재그(zigzag) 모양, 또는 두 가지 모양이 서로 번갈아 있는 구조가 된다. 그리고 가장자리 모양에 따라서 나노리본의 성질, 즉 전도도(conductivity), 자기적 성질 등이 변하게 된다. 특히 지그재그 가장자리 모양의 나노리본은 양 가장자리에 서로 다른 스핀(spin)을 갖는 전자가 국부적으로(locally) 분포하게 된다.When graphene is made into a nanoribbon, the edge shape of the nanoribbon is an armchair shape, a zigzag shape, or two shapes alternately. And depending on the shape of the edge, the properties of the nanoribbons, such as conductivity (conductivity), magnetic properties and so on. In particular, zigzag edge-shaped nanoribbons have locally distributed electrons with different spins at both edges.

도 2는 암체어 가장자리 모양의 그라핀 나노리본(Armchair-edged GNRs)의 구 조와 금속원자 흡착에너지에 대한 그래프, 도 2의 그래프에서 x축은 금속원자의 흡착지점을 y축은 흡착 에너지를 나타낸다. FIG. 2 is a graph of the structure of the armchair-shaped graphene nanoribbons (Armchair-edged GNRs) and the adsorption energy of metal atoms. In the graph of FIG. 2, the x axis represents the adsorption point of the metal atoms and the y axis represents the adsorption energy.

도 2의 그래프를 참조하면, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 원자들에 대하여 그 그래프의 모양이 x축과 거의 평행을 이룸을 볼 수 있는데, 이는 그라핀 나노리본의 중앙, 즉 가장자리 근처가 아닌 부분에서의 흡착에너지와 암체어 가장자리(armchair-edge)에서의 흡착에너지 차이는 거의 없음을 나타낸다.Referring to the graph of FIG. 2, the shapes of the graphs for the atoms of lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), beryllium (Be), magnesium (Mg), and calcium (Ca) are almost identical to those of the x-axis. It can be seen that there is no parallel between the adsorption energy at the center of the graphene nanoribbons, i.e., not near the edges, and at the armchair-edge.

즉, 가장자리가 아닌 부분과 암체어 가장자리에서의 흡착에너지의 차이가 거의 없으므로 암체어 가장자리 그라핀 위에 금속을 흡착시킬 경우 흡착지점에 대한 특별한 경향성을 보이지 않는다.That is, since there is almost no difference in the adsorption energy at the non-edge portion and the edge of the armchair, there is no particular tendency toward the adsorption point when the metal is adsorbed onto the edge of the armchair.

도 3은 페르미 레벨 근처에서의 암체어 나노리본의 에너지 밴드 구조(energy band structure)와 외부로부터 들어온 전자들의 전하분포를 나타내는 그림이다. 3 is a diagram showing the energy band structure of the armchair nanoribbons near the Fermi level and the charge distribution of electrons from outside.

도 3의 상단 그림에서 분홍색 음영 부분(300)은 페르미 레벨 근처에서의 전도대(conduction band)를 나타내며 외부로부터 들어오는 전자가 채워지는 영역(state)이다. 도 3의 하단의 그림을 참조하면, 암체어 나노리본에서는 전하의 분포는 특정한 경향성 없이 고르게 분산되어 흡착됨을 알 수 있다.In the upper figure of FIG. 3, the pink shaded portion 300 represents a conduction band near the Fermi level and is a state in which electrons from the outside are filled. Referring to the figure at the bottom of Figure 3, it can be seen that in the armchair nanoribbons, the distribution of charge is evenly dispersed and adsorbed without any tendency.

도 4는 지그재그 가장자리 모양의 그라핀 나노리본(Zigzag-edged GNRs)의 구조와 금속원자 흡착에너지에 대한 그래프를 나타낸 것이다. 도 4의 그래프에서 x축은 금속원자의 흡착지점을 y축은 흡착 에너지를 나타낸다. Figure 4 shows the graph of the structure and metal atom adsorption energy of zigzag edge-shaped graphene nanoribbons (Zigzag-edged GNRs). In the graph of FIG. 4, the x axis represents the adsorption point of the metal atom and the y axis represents the adsorption energy.

도 4의 그래프를 참조하면, 도 2의 경우와 달리 동일한 원자들에 대하여 지 그재그 가장자리(zigzag-edge) 부분(x축의 1, 13 부분)에서의 흡착에너지가 다른 부분보다 더 큰 값을 갖게 된다.Referring to the graph of FIG. 4, unlike the case of FIG. 2, the adsorption energy at the zigzag-edge portion (1 and 13 portions of the x-axis) has the greater value than that of the other portions for the same atoms. do.

도 5는 페르미 레벨 근처에서의 지그재그 나노리본의 에너지 밴드 구조(energy band structure)와 외부로부터 들어온 전자들의 전하분포를 나타내는 그림이다. 도 5의 상단 그림에서 분홍색 음영 부분(500)은 페르미 레벨 근처에서의 전도대를 나타내며 외부로부터 들어오는 전자가 채워지는 영역이다.FIG. 5 is a diagram showing an energy band structure of a zigzag nanoribbon near a Fermi level and a charge distribution of electrons from outside. In the upper figure of FIG. 5, the pink shaded portion 500 represents a conduction band near the Fermi level and is an area filled with electrons from outside.

도 5의 하단 그림을 참조하면, 도 3의 경우와는 달리 전자가 가장자리에 주로 흡착됨을 알 수 있다. 이 경우 그라핀에 전송된 전하가 좁은 공간에 분포하게 되어 쿨롱 에너지가 커지므로 결과적으로 지그재그 나노리본의 가장자리에서의 흡착에너지가 큰 값을 갖게 되는 것이다.Referring to the lower figure of FIG. 5, it can be seen that electrons are mainly adsorbed to the edges unlike in the case of FIG. 3. In this case, the charges transferred to the graphene are distributed in a narrow space, and thus the coulombic energy is increased. As a result, the adsorption energy at the edge of the zigzag nanoribbon has a large value.

도 6은 금속원자 흡착으로 인한 지그재그 그라핀 나노리본의 페르미 레벨 근처에서의 전자 스핀방향에 따른 전류 특성변화를 나타내는 그래프이다. 도 6의 그라핀 구조에서 원 형태의 음영 표시는 금속원자가 흡착된 것을 나타내고, 도 6의 그래프는 k-공간에서의 전자스핀 방향에 따른 에너지밴드구조(Energy band structure)를 보여주고, 그 그래프의 가운데 분홍색의 음영처리된 부분(600, 620)은 페르미 레벨 근처의 가전자대(valance band)를 나타낸다.FIG. 6 is a graph showing changes in current characteristics according to electron spin directions near the Fermi level of zigzag graphene nanoribbons due to metal atom adsorption. In the graphene structure of FIG. 6, the circular shading indicates that the metal atoms are adsorbed, and the graph of FIG. 6 shows an energy band structure according to the direction of electron spin in k-space. The pink shaded portions 600 and 620 in the middle represent the valence band near the Fermi level.

도 6을 참조하면, 에너지가 0인 부분은 페르미 레벨이 되는데 업스핀(spin up) 전자에 대해서는 페르미 레벨이 금지대(gap)에 걸려있고, 다운스핀(spin down) 전자에서는 페르미 레벨이 전도대(conduction band)에 걸리게 되므로 이는 업스핀 전자에 대해서는 부도체, 다운 스핀 전자에 대해서는 도체의 성질을 갖게 됨을 의 미한다. 즉, 이는 특정 스핀방향의 전류만 흐르게 할 수 있는 스핀전류밸브로의 활용이 가능함을 보여준다.Referring to FIG. 6, the portion of zero energy is at the Fermi level, where the Fermi level is in the gap for the spin up electrons, and the fermi level is the conduction band in the spin down electrons. This implies a conduction band, which means that it is insulator for upspin electrons and conductor for down spin electrons. In other words, it can be used as a spin current valve that can flow only the current in a specific spin direction.

그라핀 나노리본의 가장자리 모양이 지그재그 모양이거나 지그재그 모양과 암체어 모양이 같이 존재하는 경우 지그재그 모양의 가장자리에서의 흡착특성을 이용하여 스핀전류밸브로의 활용이 가능하므로, 스핀전류밸브로의 이용에 있어서 그라핀 나노리본의 가장자리 모양이 지그재그 모양만으로 되어 있는 것이 바람직하며, 지그재그 모양과 암체어 모양이 같이 존재하는 경우에는 지그재그 모양의 가장자리가 많이 존재할수록 스핀전류밸브로의 활용에 더 유리한 효과를 갖는다.When the edge shape of graphene nanoribbon is zigzag or the zigzag shape and the armchair shape exist together, it can be used as spin current valve by using the adsorption characteristic at the zigzag edge. It is preferable that the edge shape of the graphene nanoribbons are zigzag only, and when the zigzag shape and the armchair shape exist together, the more zigzag edges exist, the more advantageous the spin current valve.

한편, 일반적으로 금속을 지그재그 가장자리 그라핀 나노리본에 뿌릴 경우 양쪽 가장자리에 모두 흡착되기 때문에 한쪽 스핀 전류에 대해서만 도체로 작용하도록 만들기 위해서는 금속원자들을 한쪽 가장자리로 몰아줄 수 있는 외부장치가 필요하다.On the other hand, in general, when the metal is sprinkled on the zigzag edge graphene nanoribbon, both edges are adsorbed, so that an external device capable of driving metal atoms to one edge is required to make the conductor act only for one spin current.

도 7은 사이드 게이트(side gate)를 이용한 특정스핀방향의 전류만 흐르게 할 수 있는 스핀전류밸브 구조를 나타낸다.FIG. 7 illustrates a spin current valve structure capable of flowing only a current in a specific spin direction using a side gate.

도 7을 참조하면 금속이 흡착된 나노리본과 양 옆에 위치한 사이드 게이트(700, 710)를 포함한다. 흡착된 원자의 종류는 제한이 없으며 그라핀의 지그재그 가장자리에서의 흡착에너지가 다른 부분에서의 흡착에너지보다 크게 나타나는 원자 또는 분자면 모두 이용될 수 있다. 설명의 편의를 위해서 나노리본 양 옆에 위치한 사이드 게이트가 하나일 경우를 가정하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 나노리본 양단의 사이드 게이트는 필요에 따라 대칭적으로 또는 비대칭적으로 다수 설치될 수 있다.Referring to FIG. 7, the nanoribbons on which metal is adsorbed and side gates 700 and 710 positioned at both sides thereof are included. The type of adsorbed atoms is not limited and may be used for both atoms or molecules in which the adsorption energy at the zigzag edge of the graphene is greater than that at other portions. For convenience of explanation, it is assumed that there is only one side gate located at both sides of the nanoribbons, but the present invention is not limited thereto, and a plurality of side gates at both ends of the nanoribbons may be symmetrically or asymmetrically installed as necessary. .

금속원자를 지그재그 가장자리 그라핀 나노리본에 뿌릴 경우 평균적으로 그라핀의 좌/우에 공평하게 분배되어 흡착된다. 그 경우 스핀업전류, 스핀다운전류 모두가 흐르기 때문에 한쪽으로만 금속원자를 흡착시켜야만 한 스핀방향의 스핀전류만 흘릴 수 있게 된다. 이를 위해서 본 구조물에는 사이드 게이트(700, 710)가 포함된다.When sprinkling metal atoms on zigzag edge graphene nanoribbons, they are distributed evenly on the left and right sides of graphene on average. In this case, since both the spin-up current and the spin-down current flow, only the spin current in the spin direction must flow while only one metal atom is adsorbed. To this end, the structure includes side gates 700 and 710.

사이드 게이트(700, 710) 양 단에 전위차를 갖도록 전압을 가하면 그라핀 나노리본을 가르는 방향으로 전기장(720)이 생기고, 이로 인해서 양 가장자리에 흡착되는 금속원자의 흡착에너지는 서로 다르게 된다. 이로 인해서 +이온화된 금속원자는 도 7에서처럼 +전압이 가해진 단자(700) 주변(760)에 흡착되지 않으려하게 된다. 금속원자가 흡착된 부분(740, 745, 750)들은 금속성질을 띄게 되고, 그렇지 않은 +전압이 가해진 단자(760) 주변은 반도체(극저온에서는 부도체) 성질을 갖게 된다. 이로 인해 한 방향의 스핀 전류만 흐를 수 있도록 하는 스핀 밸브를 형성할 수 있다.When a voltage is applied to both ends of the side gates 700 and 710 to have a potential difference, an electric field 720 is generated in a direction crossing the graphene nanoribbons, whereby the adsorption energy of metal atoms adsorbed at both edges is different. This causes + ionization As shown in FIG. 7, the metal atoms do not want to be adsorbed around the terminal 760 to which the + voltage is applied. The portions 740, 745, and 750 on which the metal atoms are adsorbed have a metallic property, and have a semiconductor (non-conductive at cryogenic) property around the terminal 760 to which the + voltage is applied. This makes it possible to form a spin valve that allows only one direction of spin current to flow.

도 1은 지그재그(zigzag) 가장자리(edge) 모양을 갖는 그라핀(graphene) 위에 금속원자가 한쪽 가장자리에 흡착된 모습을 나타낸다.1 shows a state in which a metal atom is adsorbed on one edge on a graphene having a zigzag edge shape.

도 2는 암체어 가장자리 모양의 그라핀 나노리본(Armchair-edged GNRs)의 구조와 금속원자 흡착에너지에 대한 그래프이다.Figure 2 is a graph of the structure and metal atoms adsorption energy of the armchair edge-shaped graphene nanoribbons (Armchair-edged GNRs).

도 3은 페르미 레벨 근처에서의 암체어 나노리본의 에너지 밴드 구조(energy band structure)와 외부로부터 들어온 전자들의 전하분포를 나타내는 그림이다.3 is a diagram showing the energy band structure of the armchair nanoribbons near the Fermi level and the charge distribution of electrons from outside.

도 4는 지그재그 가장자리 모양의 그라핀 나노리본(Zigzag-edged GNRs)의 구조와 금속원자 흡착에너지에 대한 그래프이다.Figure 4 is a graph of the structure and metal atoms adsorption energy of zigzag edge-shaped graphene nanoribbons (Zigzag-edged GNRs).

도 5는 페르미 레벨 근처에서의 지그재그 나노리본의 에너지 밴드 구조와 외부로부터 들어온 전자들의 전하분포를 나타내는 그림이다.5 is a diagram showing the energy band structure of the zigzag nanoribbons near the Fermi level and the charge distribution of electrons from outside.

도 6은 금속원자 흡착으로 인한 지그재그 그라핀 나노리본의 페르미 레벨 근처에서의 전자 스핀전류방향에 따른 전류 특성변화를 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing a change in current characteristics along the direction of electron spin current near the Fermi level of zigzag graphene nanoribbons due to metal atom adsorption.

도 7은 사이드 게이트(side gate)를 이용한 특정스핀방향의 전류만 흐르게 할 수 있는 스핀전류밸브 구조를 나타낸다.FIG. 7 illustrates a spin current valve structure capable of flowing only a current in a specific spin direction using a side gate.

Claims (3)

그라핀 나노리본; 및Graphene nanoribbons; And 상기 그라핀 나노리본에 흡착되는 흡착재를 포함하되,Including the adsorbent adsorbed on the graphene nanoribbon, 상기 흡착재는 상기 그라핀 나노리본 지그재그 가장자리에서의 흡착에너지가 다른 부분에서의 흡착에너지보다 크게 나타나는 원자 또는 분자이며, 상기 그라핀 나노리본의 양 가장자리에 서로 다른 밀도로 흡착되어 상기 그라핀 나노리본에 한 방향의 스핀 전류만 흐를 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 그라핀 나노리본을 이용한 스핀전류밸브장치.The adsorbent is an atom or molecule in which the adsorption energy at the edge of the graphene nanoribbon is greater than the adsorption energy at the other part, and is adsorbed at different edges of the graphene nanoribbon at different densities to the graphene nanoribbon. Spin current valve device using a graphene nano-ribbon characterized in that only one direction of the spin current can flow. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 그라핀 나노리본의 양 가장자리 또는 한쪽 가장자리에 전압을 가하여 상기 나노리본에 흡착된 흡착재의 양쪽 가장자리 흡착밀도를 서로 다르게 하는 사이드 게이트(side gate)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라핀 나노리본을 이용한 스핀전류밸브장치.The graphene nanoribbon further comprises a side gate (side gate) to vary the adsorption density of both edges of the adsorbent adsorbed on the nanoribbon by applying a voltage to both edges or one edge of the graphene nanoribbon Spin current valve device using. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 그라핀 나노리본은 지그재그 가장자리 모양을 갖는 그라핀 나노리본이고, 상기 흡착재는 리튬, 나트륨, 칼륨, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 그라핀 나노리본을 이용한 스핀전류밸브장치.The graphene nanoribbon is a graphene nanoribbon having a zigzag edge shape, and the adsorbent is any one of lithium, sodium, potassium, beryllium, magnesium, and calcium.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8895161B2 (en) 2011-06-01 2014-11-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Ferromagnetic graphenes and spin valve devices including the same

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