"Materiales Naturales": CIQTEK SNVM ayuda a sus clientes a lograr avances clave en dispositivos de espín de grafeno.

August 21, 2025

Recientemente, un equipo dirigido por Wang Haomin del Instituto de Microsistemas y Tecnología de la Información de Shanghai de la Academia de Ciencias de China logró un progreso significativo en el estudio del magnetismo de las nanocintas de grafeno en zigzag (zGNR) utilizando un CIQTEK Microscopio de barrido de nitrógeno vacante (SNVM) .

Basándose en investigaciones previas, el equipo pregrabó nitruro de boro hexagonal (hBN) con partículas metálicas para crear trincheras atómicas orientadas y utilizó un método de deposición química en fase de vapor (CVD) catalítica para preparar de forma controlada nanocintas de grafeno quirales en las trincheras, obteniendo muestras de zGNR de ~9 nm de ancho incrustadas en la red de hBN. Mediante la combinación de SNVM y mediciones de transporte magnético, el equipo confirmó directamente su magnetismo intrínseco en experimentos. Este descubrimiento revolucionario sienta una base sólida para el desarrollo de dispositivos electrónicos de espín basados en grafeno. Los resultados de la investigación, titulados "Firmas de magnetismo en nanocintas de grafeno en zigzag incrustadas en una red hexagonal de nitruro de boro", se han publicado en la prestigiosa revista académica. "Materiales de la naturaleza".

El grafeno, como material bidimensional único, exhibe propiedades magnéticas de electrones en orbitales p que son fundamentalmente diferentes de las propiedades magnéticas localizadas de los electrones en orbitales d/f en materiales magnéticos tradicionales, lo que abre nuevas líneas de investigación para explorar el magnetismo basado en carbono puro. Se cree que las nanocintas de grafeno en zigzag (zGNR), que potencialmente poseen estados electrónicos magnéticos únicos cerca del nivel de Fermi, tienen un gran potencial en el campo de los dispositivos de electrónica de espín. Sin embargo, la detección del magnetismo de las zGNR mediante métodos de transporte eléctrico enfrenta múltiples desafíos. Por ejemplo, las nanocintas ensambladas de abajo a arriba a menudo son demasiado cortas para fabricar dispositivos de forma fiable. Además, la alta reactividad química de los bordes de las zGNR puede provocar inestabilidad o dopaje desigual. Además, en zGNR más estrechos, el fuerte acoplamiento antiferromagnético de los estados de borde puede dificultar la detección eléctrica de sus señales magnéticas. Estos factores dificultan la detección directa del magnetismo en las zGNR.

Los ZGNR incrustados en la red hBN presentan una mayor estabilidad de borde y un campo eléctrico inherente, lo que crea las condiciones ideales para detectar el magnetismo de los zGNR. En el estudio, el equipo utilizó CIQTEK SNVM a temperatura ambiente observar las señales magnéticas de zGNR directamente a temperatura ambiente.

Figura 1: Medición magnética de zGNR incrustado en una red hexagonal de nitruro de boro utilizando Exploración Microscopio de nitrógeno vacante

En mediciones de transporte eléctrico, los transistores zGNR fabricados, de aproximadamente 9 nanómetros de ancho, demostraron alta conductividad y características de transporte balístico. Bajo la influencia de un campo magnético, el dispositivo exhibió una magnetorresistencia anisotrópica significativa, con un cambio de magnetorresistencia de aproximadamente 175 Ω a 4 K, una razón de magnetorresistencia de aproximadamente el 1,3 %, y esta señal persistió incluso a temperaturas de hasta 350 K. La histéresis solo se observó bajo un campo magnético perpendicular al plano de los zGNR, lo que confirmó su anisotropía magnética. Mediante el análisis de la variación de la magnetorresistencia con el ángulo de inclinación, los investigadores descubrieron que el momento magnético es perpendicular a la superficie de la muestra. Además, la disminución de la magnetorresistencia con el aumento de la polarización fuente-drenador y la temperatura reveló la interacción entre la respuesta magnética, el transporte de carga y las vibraciones térmicas.

Figura 2: Características de transporte magnético de dispositivos zGNR de 9 nanómetros de ancho integrados en hBN

Esta investigación, combinando Microscopio de barrido de nitrógeno vacante Las mediciones de tecnología y transporte confirmaron directamente por primera vez la existencia de magnetismo intrínseco en zGNR con hBN incorporado, lo que ofrece la posibilidad de controlar el magnetismo mediante un campo eléctrico. Este trabajo no solo profundiza en la comprensión de las propiedades magnéticas del grafeno, sino que también abre nuevas vías para el desarrollo de dispositivos electrónicos de espín basados en grafeno.

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