石墨烯基微納結(jié)構(gòu)中自旋相關(guān)的電子輸運(yùn)特性研究.pdf

1、石墨烯是由碳原子以sp2軌道雜化組成的六角型蜂巢平面晶格。過去幾年中，石墨烯逐漸成為了備受矚目的國際前沿?zé)狳c(diǎn)，在眾多領(lǐng)域有著潛在的巨大應(yīng)用價(jià)值。本文對一些石墨烯基納米結(jié)構(gòu)的電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行模擬計(jì)算，為其在納米電子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。本文的主要研究內(nèi)容及研究成果有以下幾個方面:
　　 (1)周期門電壓以及磁調(diào)制的石墨烯超晶格中的自旋進(jìn)動。研究結(jié)果表明:有效交換場能夠?qū)е螺d流子的自旋進(jìn)動，這不同于Rashba自旋軌道相互作用的

2、情況。在垂直入射情況下，這種自旋進(jìn)動完全是等振幅的。傾斜入射時，如果有效交換場強(qiáng)度落在一定的范圍，則自旋進(jìn)動將消失。同時還發(fā)現(xiàn)周期性的靜電場能使消失的自旋進(jìn)動重新出現(xiàn)，但電子輸運(yùn)被抑制，結(jié)果導(dǎo)致電導(dǎo)譜出現(xiàn)了一些降落。
　　 (2)有效交換場調(diào)制的石墨烯基納米結(jié)構(gòu)的磁阻和散粒噪聲。研究發(fā)現(xiàn):有效交換場可以誘導(dǎo)自旋相關(guān)的克萊因隧穿。由于這種克萊因隧穿的存在，體系的磁阻是Rashba自旋軌道相互作用情況下的許多倍。隨著有效交換場強(qiáng)度增

3、加，磁阻和Fano因子表現(xiàn)出周期性的振蕩特征。當(dāng)電子傳輸通過石墨烯超晶格結(jié)構(gòu)時，如果有效交換場滿足一定條件，通過施加適當(dāng)?shù)闹芷谛缘拈T電壓，F(xiàn)ano因子能夠從幾乎為零的值調(diào)至1/3。
　　 (3)費(fèi)米速度對有效交換場調(diào)制的石墨烯基納米結(jié)構(gòu)磁阻的影響。結(jié)果表明:隨著減小有效交換場區(qū)的費(fèi)米速度，體系自旋傳輸?shù)念惒既逅固亟亲兇蠖易孕M(jìn)動長度變短。因此，磁阻顯著地增強(qiáng)并且磁阻谷(dips)的數(shù)目增加。在有效交換場和靜電勢聯(lián)合調(diào)制的石墨烯

4、周期速度柵欄里，磁阻谷值的最大值比沒有靜電勢情況下大許多倍。
　　 (4)周期磁矢勢和靜電勢調(diào)制的石墨烯超晶格的電子傳輸特性。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)平行的磁矢勢和靜電勢兩者可以以截然不同的方式移動狄拉克點(diǎn)的位置，這有可能成為一種實(shí)現(xiàn)電子或空穴濾波器的有效方式。我們還發(fā)現(xiàn)，平行和反平行磁矢勢能夠有效地改變電子的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài);這在設(shè)計(jì)電子或空穴開關(guān)以及巨磁阻器件方面有指導(dǎo)意義。
　　 (5)扶手椅型石墨烯納米帶(AGNRs)的布洛赫