二維量子薄膜電子結(jié)構(gòu)及輸運性質(zhì)的調(diào)控.pdf

1、近年來，隨著對自旋電子學(xué)和磁電子學(xué)研究的不斷進展，通過化學(xué)修飾、外加應(yīng)力、外電場或外加磁場的方式來調(diào)控二維量子薄膜材料電子結(jié)構(gòu)及輸運性質(zhì)的研究成為人們關(guān)注的熱點。在本論文中，我們用密度泛函理論方法研究了化學(xué)修飾以及外加電場對二維量子薄膜的電子結(jié)構(gòu)及其輸運性質(zhì)的調(diào)制效應(yīng)，為二維量子薄膜材料在自旋電子學(xué)和磁電子學(xué)中的應(yīng)用提供了理論研究的基礎(chǔ)。在第一性原理計算的同時考慮非平衡格林函數(shù)的方法對這些材料的電子輸運性質(zhì)及其在實際器件中的應(yīng)用進行了計

2、算。在本論文工作中我們主要的研究內(nèi)容和成果包括：
　　1.我們對化學(xué)修飾引起的石墨烯以及二維六角氮化硼表面功函數(shù)的調(diào)制效應(yīng)進行了研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同電負性原子的吸附引起的電荷再分布以及成鍵電荷的轉(zhuǎn)移是化學(xué)修飾引起的石墨烯以及二維六角氮化硼表面功函數(shù)的變化的主要原因；
　　2.我們對過渡金屬嵌入的石墨烯以及二維六角氮化硼的雙層二維量子薄膜材料作為中間絕緣層，與Ni（111）金屬電極構(gòu)成的磁性隧道結(jié)的電子結(jié)構(gòu)以及電輸運性質(zhì)進行

3、了系統(tǒng)的研究。我們發(fā)現(xiàn)：過渡金屬的嵌入引起石墨烯以及二維六角氮化硼的雙層二維量子薄膜材料在費米能級附近的能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生自旋極化；過渡金屬Co/Fe嵌入的雙層石墨烯-二維六角氮化硼結(jié)構(gòu)作為中間絕緣層材料的磁性隧道結(jié)的隧穿磁電阻率為169.94％/173.00％，這兩種過渡金屬嵌入的雙層石墨烯-二維六角氮化硼結(jié)構(gòu)對于自旋電子學(xué)中構(gòu)造完美的自旋過濾器件是非常好的備選材料；
　　3.我們通過對Bi2Se3結(jié)構(gòu)與過渡金屬Fe電極構(gòu)成的磁性隧道

4、結(jié)進行輸運性質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)：隨著外加電場的變化，整個磁性隧道結(jié)的隧穿磁電阻率呈現(xiàn)出趨于穩(wěn)定的震蕩性變化，分析其原因我們發(fā)現(xiàn)自旋相關(guān)的電荷再分布是引起隧穿磁電阻率變化的主要原因。我們的研究結(jié)果表明單層Bi2Se3對于構(gòu)造完美的磁性隧道結(jié)來說是一種非常有應(yīng)用前景的中間絕緣層材料；
　　4.我們研究了磁性過渡金屬Co、Mn原子替代摻雜石墨烷的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)，并通過外加電場的方式對結(jié)構(gòu)的磁性性質(zhì)進行調(diào)控。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩種過渡金屬與石墨烷的碳