Spin Lifetimes Exceeding 12 ns in Graphene Nonlocal Spin Valve Devices

Nano Letters

Volumn 16, Issue 6, 2016, Pages 3533-3539

  Drögeler, Marc ^a   Franzen, Christopher ^a   Volmer, Frank ^a   Pohlmann, Tobias ^a   Banszerus, Luca ^a   Wolter, Maik ^a   Watanabe, Kenji ^b   Taniguchi, Takashi ^b   Stampfer, Christoph ^a,c   Beschoten, Bernd ^a  

^a RWTH AACHEN UNIVERSITY   (Germany)

^b NATIONAL INSTITUTE FOR MATERIALS SCIENCE   (Japan)

^c FORSCHUNGSZENTRUM JÜLICH   (Germany)

Author keywords

boron nitride; contact induced spin dephasing; Graphene; Hanle spin precession; pinholes; spin transport

Indexed keywords

BORON NITRIDE; CONTACT RESISTANCE; GRAPHENE; INTERFACES (MATERIALS); SCANNING TUNNELING MICROSCOPY; SUBSTRATES;

NONLOCAL SPIN VALVES; PINHOLES; RESISTANCE MEASUREMENT; RESISTANCE-AREA PRODUCTS; SPIN DEPHASING; SPIN PRECESSION; SPIN TRANSPORT; SPIN-DIFFUSION LENGTH;

GRAPHENE DEVICES;

EID: 84974823851     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00497     Document Type: Article

References (44)

1. Žutić, I.; Fabian, J.; Das Sarma, S. Rev. Mod. Phys. 2004, 76, 323-410 10.1103/RevModPhys.76.323
2. Fabian, J.; Matos-Abiague, A.; Ertler, C.; Stano, P.; Žutić, I. Acta Phys. Slovaca 2007, 57, 565-907 10.2478/v10155-010-0086-8
3. Han, W.; Kawakami, R. K.; Gmitra, M.; Fabian, J. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 794-807 10.1038/nnano.2014.214
4. Ertler, C.; Konschuh, S.; Gmitra, M.; Fabian, J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009, 80, 041405 10.1103/PhysRevB.80.041405
5. Zhou, Y.; Wu, M. W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010, 82, 085304 10.1103/PhysRevB.82.085304
6. Tombros, N.; Jozsa, C.; Popinciuc, M.; Jonkman, H. T.; van Wees, B. J. Nature 2007, 448, 571-574 10.1038/nature06037
7. Han, W.; Pi, K.; Bao, W.; McCreary, K. M.; Li, Y.; Wang, W. H.; Lau, C. N.; Han, R. K. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 222109 10.1063/1.3147203
8. Pi, K.; Han, W.; McCreary, K. M.; Swartz, A. G.; Li, Y.; Kawakami, R. K. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 187201 10.1103/PhysRevLett.104.187201
9. Avsar, A.; Yang, T.-Y.; Bae, S.; Balakrishnan, J.; Volmer, F.; Jaiswal, M.; Yi, Z.; Ali, S. R.; Güntherodt, G.; Hong, B. H.; Beschoten, B.; Özyilmaz, B. Nano Lett. 2011, 11, 2363-2368 10.1021/nl200714q
10. Neumann, I.; Van de Vondel, J.; Bridoux, G.; Costache, M. V.; Alzina, F.; Torres, C. M. S.; Valenzuela, S. O. Small 2013, 9, 156-160 10.1002/smll.201201194
11. Yamaguchi, T.; Inoue, Y.; Masubuchi, S.; Morikawa, S.; Onuki, M.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Moriya, R.; Machida, T. Appl. Phys. Express 2013, 6, 073001 10.7567/APEX.6.073001
12. Kamalakar, M. V.; Dankert, A.; Bergsten, J.; Ive, T.; Dash, S. P. Sci. Rep. 2014, 4, 6146 10.1038/srep06146
13. Jo, S.; Ki, D.-K.; Jeong, D.; Lee, H.-J.; Kettemann, S. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2011, 84, 075453 10.1103/PhysRevB.84.075453
14. Abel, J.; Matsubayashi, A.; Garramone, J. J.; LaBella, V. P. J. Vac. Sci. Technol., B: Microelectron. Nanometer Struct. 2012, 30, 03D115 10.1116/1.4709768
15. Birkner, B.; Pachniowski, D.; Sandner, A.; Ostler, M.; Seyller, T.; Fabian, J.; Ciorga, M.; Weiss, D.; Eroms, J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2013, 87, 081405 10.1103/PhysRevB.87.081405
16. Fu, W.; Makk, P.; Maurand, R.; Bräuninger, M.; Schönenberger, C. J. Appl. Phys. 2014, 116, 074306 10.1063/1.4893578
17. Yamaguchi, T.; Masubuchi, S.; Iguchi, K.; Moriya, R.; Machida, T. J. Magn. Magn. Mater. 2012, 324, 849-852 10.1016/j.jmmm.2011.09.031
18. Friedman, A. L.; van 't Erve, O. M. J.; Robinson, J. T.; Whitener, K. E.; Jonker, B. T. ACS Nano 2015, 9, 6747-6755 10.1021/acsnano.5b02795
19. Han, W.; Chen, J.-R.; Wang, D.; McCreary, K. M.; Wen, H.; Swartz, A. G.; Shi, J.; Kawakami, R. K. Nano Lett. 2012, 12, 3443-3447 10.1021/nl301567n
20. Swartz, A. G.; Chen, J.-R.; McCreary, K. M.; Odenthal, P. M.; Han, W.; Kawakami, R. K. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2013, 87, 075455 10.1103/PhysRevB.87.075455
21. Han, W.; Pi, K.; McCreary, K. M.; Li, Y.; Wong, J. J. I.; Swartz, A. G.; Kawakami, R. K. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 167202 10.1103/PhysRevLett.105.167202
22. Volmer, F.; Drögeler, M.; Maynicke, E.; von den Driesch, N.; Boschen, M. L.; Güntherodt, G.; Beschoten, B. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2013, 88, 161405 10.1103/PhysRevB.88.161405
23. Volmer, F.; Drögeler, M.; Maynicke, E.; von den Driesch, N.; Boschen, M. L.; Güntherodt, G.; Stampfer, C.; Beschoten, B. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2014, 90, 165403 10.1103/PhysRevB.90.165403
24. Maassen, T.; Vera-Marun, I. J.; Guimarães, M. H. D.; van Wees, B. J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012, 86, 235408 10.1103/PhysRevB.86.235408
25. Idzuchi, H.; Fert, A.; Otani, Y. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2015, 91, 241407 10.1103/PhysRevB.91.241407
26. Ingla-Aynés, J.; Guimarães, M. H. D.; Meijerink, R. J.; Zomer, P. J.; van Wees, B. J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2015, 92, 201410 10.1103/PhysRevB.92.201410
27. Amamou, W.; Lin, Z.; van Baren, J.; Turkyilmaz, S.; Shi, J.; Kawakami, R. K. APL Mater. 2016, 4, 032503 10.1063/1.4943681
28. Kamalakar, M. V.; Groenveld, C.; Dankert, A.; Dash, S. P. Nat. Commun. 2015, 6, 6766 10.1038/ncomms7766
29. Guimarães, M. H. D.; Zomer, P. J.; Ingla-Aynés, J.; Brant, J. C.; Tombros, N.; van Wees, B. J. Phys. Rev. Lett. 2014, 113, 086602 10.1103/PhysRevLett.113.086602
30. Volmer, F.; Drögeler, M.; Güntherodt, G.; Stampfer, C.; Beschoten, B. Synth. Met. 2015, 210, 42-55 10.1016/j.synthmet.2015.07.007
31. Drögeler, M.; Volmer, F.; Wolter, M.; Terrés, B.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Güntherodt, G.; Stampfer, C.; Beschoten, B. Nano Lett. 2014, 14, 6050-6055 10.1021/nl501278c
32. Drögeler, M.; Volmer, F.; Wolter, M.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Neumaier, D.; Stampfer, C.; Beschoten, B. Phys. Status Solidi B 2015, 252, 2395-2400 10.1002/pssb.201552418
33. Liu, P.; Kendelewicz, T.; Brown, G. E., Jr. Surf. Sci. 1998, 412-413, 315-332 10.1016/S0039-6028(98)00445-2
34. Åkerman, J. J.; Roshchin, I. V.; Slaughter, J. M.; Dave, R. W.; Schuller, I. K. Europhys. Lett. 2003, 63, 104 10.1209/epl/i2003-00484-4
35. Kalon, G.; Jun Shin, Y.; Giang Truong, V.; Kalitsov, A.; Yang, H. Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 083109 10.1063/1.3626854
36. Yang, T.-Y.; Balakrishnan, J.; Volmer, F.; Avsar, A.; Jaiswal, M.; Samm, J.; Ali, S. R.; Pachoud, A.; Zeng, M.; Popinciuc, M.; Güntherodt, G.; Beschoten, B.; Özyilmaz, B. Phys. Rev. Lett. 2011, 107, 047206 10.1103/PhysRevLett.107.047206
37. Volmer, F.; Drögeler, M.; Pohlmann, T.; Güntherodt, G.; Stampfer, C.; Beschoten, B. 2D Mater. 2015, 2, 024001 10.1088/2053-1583/2/2/024001
38. Sosenko, E.; Wei, H.; Aji, V. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2014, 89, 245436 10.1103/PhysRevB.89.245436
39. Castro Neto, A. H.; Guinea, F.; Peres, N. M. R.; Novoselov, K. S.; Geim, A. K. Rev. Mod. Phys. 2009, 81, 109-162 10.1103/RevModPhys.81.109
40. Han, W.; Kawakami, R. K. Phys. Rev. Lett. 2011, 107, 047207 10.1103/PhysRevLett.107.047207
41. Johnson, M.; Silsbee, R. H. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1988, 37, 5312 10.1103/PhysRevB.37.5312
42. Berger, A. J.; Page, M. R.; Wen, H.; McCreary, K. M.; Bhallamudi, V. P.; Kawakami, R. K.; Hammel, P. C. Appl. Phys. Lett. 2015, 107, 142406 10.1063/1.4932673
43. Maassen, T.; van den Berg, J. J.; Huisman, E. H.; Dijkstra, H.; Fromm, F.; Seyller, T.; van Wees, B. J. Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 067209 10.1103/PhysRevLett.110.067209
44. Fabian, J. (private communication).