【摘要】 为了解决这一差异，Mani等人最近在单层石墨烯上展示了磁输运中的第一个电子自旋共振(ESR)。

石墨烯被广泛认为是一种有前途的自旋电子学材料，它可调节的载流子浓度、高电子迁移率和长自旋扩散长度。

 

对原始石墨烯的自旋弛豫的初步理论研究预测了微秒级的自旋寿命，但迄今为止的实验结果确定的寿命要短几个数量级。

 

为了解决这一差异，Mani等人[1]最近在单层石墨烯上展示了磁输运中的第一个电子自旋共振(ESR)。这些基于电阻检测自旋翻转的ESR测量已经在早期的AlGaAs异质结构中被证明是成功的，可以确定低维系统中的电子g因子[2]。

 

Mani等人的第一次研究提供了极有价值的见解，并允许计算磁矩和相关的g因子为g∥=1.94±0.024,这与自由电子的g因子形成对比，后者强调石墨烯中的载流子相互作用。

 

通过采用场效应设置，扩展了石墨烯中电阻检测ESR的首次研究，以包括不同的载流子类型，密度和迁移率。

 

Lyon T J详细研究了用高质量单层CVD石墨烯实现的霍尔棒几何结构的ESR[3]，使用湿转移工艺将石墨烯转移到退化掺杂Si之上的300 nm SiO2层上，其中执行了许多清洁步骤，以最大限度地减少有机和无机污染物。

 

通过光刻确定石墨烯霍尔棒上的Ni=Au触点，并用氧等离子体去除多余的石墨烯。为了尽量减少水和其他吸附在表面的量，样品经过两次退火;安装在350°C真空中12小时前一次，安装在低温恒温器的探头后再次在140°C真空中48小时。

 

自由电子的g因子偏差和对外界影响的不敏感性强烈表明石墨烯中存在固有的自旋轨道耦合。

 

1.Mani R G , Hankinson J , Berger C ,et al.Observation of Resistively Detected Hole Spin Resonance and Zero-field Pseudo-spin Splitting in Epitaxial Graphene[J].Nature Communications, 2012, 3(8):996.

2.Stein D , Klitzing K V , Weimann G .Electron Spin Resonance on GaAs-AlxGa1-xAs Heterostructures[J].Physical Review Letters, 1983, 51(2):130-133.

3.Lyon T J , Sichau J , Dorn A ,et al.Probing Electron Spin Resonance in Monolayer Graphene[J].Phys.rev.lett, 2017, 119(6):066802.1-066802.5.

 

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