石墨納米結自旋輸運性質(zhì)的研究.pdf

1、石墨烯為未來的納米電子器件的設計和制備開辟了嶄新的前景,其奇特的物理性質(zhì)和巨大的應用前景正逐步向人們揭開它神秘的面紗。石墨烯具有很多優(yōu)良的自旋輸運性質(zhì),例如高的載流子遷移率,弱的內(nèi)稟自旋軌道耦合以及長的自旋散射時間,因此被視為一種制作自旋電子學器件的優(yōu)秀材料。石墨烯特殊的電子性質(zhì)使其在自旋電子學領域中具有巨大的潛在應用前景。自旋電子學最重要的研究內(nèi)容之一就是如何有效操控電子自旋的量子狀態(tài),即如何實現(xiàn)有效地調(diào)控電子的自旋極化。本文采用格林

2、函數(shù)方法,研究了一些典型石墨納米結構的自旋輸運性質(zhì)。
　　(1)研究了在鐵磁絕緣體作用下鋸齒邊界石墨納米帶超晶格的自旋輸運性質(zhì)。結果表明鐵磁絕緣體引起的鐵磁交互劈裂作用消除了自旋簡并,從而使石墨納米帶超晶格中產(chǎn)生了自旋極化輸運。還發(fā)現(xiàn)超晶格的電導譜在費米能附近出現(xiàn)了自旋相關的微帶和微隙。并且,微帶的位置和寬度依賴于超晶格的幾何結構。當石墨納米帶超晶格具有最優(yōu)的結構時,自旋向上和自旋向下的微帶在費米能附近能夠被完全分離。因此,可以實

3、現(xiàn)大范圍的呈臺階狀變化的完全自旋極化,也就是說可以通過改變電子注入能量,使完全自旋極化輸運的方向得以有效調(diào)控。研究結果表明鋸齒邊界石墨納米帶超晶格可以用于制作自旋過濾器。
　　(2)研究了Rashba自旋軌道耦合作用下Z型石墨納米結的自旋翻轉效應。結果表明Rashba自旋軌道耦合能夠導致透射電子發(fā)生自旋翻轉,通過改變自旋軌道耦合可以實現(xiàn)完全的自旋翻轉。自旋翻轉程度還可以通過改變體系的高度來調(diào)節(jié)。另外,研究了外加勢對自旋電導的影響,