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界面铁掺杂锯齿形石墨烯纳米带的自旋输运性能

邓小清 孙琳 李春先

界面铁掺杂锯齿形石墨烯纳米带的自旋输运性能

邓小清, 孙琳, 李春先
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  • 基于密度泛函理论第一原理系统研究了界面铁掺杂锯齿(zigzag)形石墨烯纳米带的自旋输运性能, 首先考虑了宽度为4的锯齿(zigzag)形石墨烯纳米带, 构件了4个纳米器件模型, 对应于中心散射区的长度分别为N=4, 6, 8和10个石墨烯单胞的长度, 铁掺杂在中心区和电极的界面. 发现在铁磁(FM)态, 四个器件的自旋的电流远大于自旋的电流, 产生了自旋过滤现象; 而界面铁掺杂的反铁磁态模型, 两种电流自旋都很小, 无法产生自旋过滤现象; 进一步考虑电极的反自旋构型, 器件电流显示出明显的自旋过滤效应. 探讨了带宽分别为5和6的纳米器件的自旋输运性能, 中心散射区的长度为N=6个石墨烯单胞的长度, FM 态下器件两种自旋方向的电流值也存在较大的差异, 自旋的电流远大于自旋电流. 这些结果表明: 界面铁掺杂能有效调控锯齿形石墨烯纳米带的自旋电子, 对于设计和发展高极化自旋过滤器件有重要意义.
      通信作者: 邓小清, xq_deng@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61371065, 61201080)、湖南省自然科学基金(批准号: 2015JJ3002)、湖南省重点学科建设项目和湖南省高校科技创新团队支持计划和长沙理工大学创新项目资助的课题.
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    Li Z Y, Qian H Y, Wu J, Gu B L, Duan W H 2008 Phys. Rev. Lett. 100 206802

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-20
  • 修回日期:  2015-12-31
  • 刊出日期:  2016-03-05

界面铁掺杂锯齿形石墨烯纳米带的自旋输运性能

  • 1. 长沙理工大学物理与电子科学学院, 长沙 410114
  • 通信作者: 邓小清, xq_deng@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61371065, 61201080)、湖南省自然科学基金(批准号: 2015JJ3002)、湖南省重点学科建设项目和湖南省高校科技创新团队支持计划和长沙理工大学创新项目资助的课题.

摘要: 基于密度泛函理论第一原理系统研究了界面铁掺杂锯齿(zigzag)形石墨烯纳米带的自旋输运性能, 首先考虑了宽度为4的锯齿(zigzag)形石墨烯纳米带, 构件了4个纳米器件模型, 对应于中心散射区的长度分别为N=4, 6, 8和10个石墨烯单胞的长度, 铁掺杂在中心区和电极的界面. 发现在铁磁(FM)态, 四个器件的自旋的电流远大于自旋的电流, 产生了自旋过滤现象; 而界面铁掺杂的反铁磁态模型, 两种电流自旋都很小, 无法产生自旋过滤现象; 进一步考虑电极的反自旋构型, 器件电流显示出明显的自旋过滤效应. 探讨了带宽分别为5和6的纳米器件的自旋输运性能, 中心散射区的长度为N=6个石墨烯单胞的长度, FM 态下器件两种自旋方向的电流值也存在较大的差异, 自旋的电流远大于自旋电流. 这些结果表明: 界面铁掺杂能有效调控锯齿形石墨烯纳米带的自旋电子, 对于设计和发展高极化自旋过滤器件有重要意义.

English Abstract

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