Control of spin motion in DOS-controlled single-wailed carbon nanotubes

DOS控制的单壁碳纳米管中自旋运动的控制

基本信息

  • 批准号:
    17310060
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.74万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2005 至 2007
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The purpose of this study is (1) stable control of density of states (DOS) in single-walled carbon nanotubes (SWNTs) in order to control injected carriers, (2) injection of polarized spins into DOS-controlled SWNTs. In order to achieve these two purposes, we have set 3 important milestones, that is, (a) increase of carrier injection efficiency in SWNT-based field effect transistors, (b) band engineering of SWNTs as a channel layer in FETs by carrier doping (c) spin injection into such SWNTs from ferromagnetic electrodes. Concerning the milestone (a) and (b), we have succeeded in fabricating SWNT-FETs with high performance and also polarity controlled SWNT-FETs using Tetracyano-p-quinodimethane (TCNQ) and polyethireneimine. Concerning the milestone (c), first we fabricated single-electron transistors using SWNT and estimated scattering length of injected carriers (electron and hole) to be 200-300 nm. Next we replaced electrodes from non-magnet to ferromagnet in order to achieve spin injection. In addition, we newly introduced a non-local 4-terminal magnetoresistance measurement method for obtaining reliable results. As a result, we have observed hysteresis in resistance in SWNT spin valve with 4 electrodes at 3.8 K. The spin coherent length was estimated to be about 90 nm.
本研究的目的是(1)稳定控制单壁碳纳米管(SWNT)中的态密度(DOS)以控制注入的载流子,(2)将极化自旋注入DOS控制的SWNT中。为了实现这两个目的,我们设定了3个重要的里程碑,即(a)提高基于SWNT的场效应晶体管的载流子注入效率,(b)通过载流子掺杂将SWNT作为FET中沟道层的能带工程(c) 从铁磁电极自旋注入此类单壁碳纳米管。关于里程碑 (a) 和 (b),我们成功地使用四氰基对醌二甲烷 (TCNQ) 和聚乙烯亚胺制造了高性能的 SWNT-FET 以及极性控制的 SWNT-FET。关于里程碑 (c),首先我们使用 SWNT 制造单电子晶体管,并估计注入载流子(电子和空穴)的散射长度为 200-300 nm。接下来我们将电极从非磁体更换为铁磁体,以实现自旋注入。此外,我们新引入了非局部四端磁阻测量方法以获得可靠的结果。结果,我们在 3.8 K 下观察到具有 4 个电极的 SWNT 自旋阀的电阻滞后。自旋相干长度估计约为 90 nm。

项目成果

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Ambipolar single electron transistors side-contacted single-walled carbon nanotubes
双极单电子晶体管侧接触单壁碳纳米管
Surface potential analyses of single-walled carbon nanotube/metal interface
单壁碳纳米管/金属界面的表面电位分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. Shiraishi;K. Takebe;K. Saito;N. Toda and H. Kataura
  • 通讯作者:
    N. Toda and H. Kataura
Non-local 4-terminal magnetoresistance measurement in SWNTs
单壁碳纳米管中的非局部四端磁阻测量
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M.;Shiraishi
  • 通讯作者:
    Shiraishi
An investigation of spin current in single-walled carbon nanotubes
单壁碳纳米管中自旋电流的研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. Shiraishi;et. al.
  • 通讯作者:
    et. al.
Band structure modulation by carrier doping in random-network carbon nanotube transistors
  • DOI:
    10.1063/1.2219389
  • 发表时间:
    2006-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Shuichi Nakamura;Megumi Ohishi;M. Shiraishi;T. Takenobu;Y. Iwasa;H. Kataura
  • 通讯作者:
    Shuichi Nakamura;Megumi Ohishi;M. Shiraishi;T. Takenobu;Y. Iwasa;H. Kataura
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