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功能化扶手椅型石墨烯纳米带异质结的磁器件特性

朱朕 李春先 张振华

功能化扶手椅型石墨烯纳米带异质结的磁器件特性

朱朕, 李春先, 张振华
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  • 石墨烯在未来纳米电子器件领域具有广泛的应用前景, 但是基于扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)的磁输运性质的研究还比较少. 本文理论上提出AGNR边缘桥接过渡金属Mn原子, 再用双F 原子(或双H原子)饱和形成特殊化学修饰的纳米带(AGNR-Mn-F2或AGNR-Mn-H2), 并运用基于第一性原理和非平衡态格林函数相结合的方法对其磁输运性质进行理论计算. 结果表明: 这两种纳米带所构成的异质结(F2-AGNR-Mn-H2)具有优良的磁器件特性, 即在很宽的偏压范围内, 能实现100%的自旋极化, 且在P(在左右电极垂直加上相同方向的磁场)和AP构型(在左右电极垂直加上相反方向的磁场)时, 分别具有单自旋和双自旋过滤效应; 同时发现, 这种异质结也具有双自旋二极管效应, 它的最大整流比可达到108. 此外, 改变开关磁场的方向, 即从一种磁构型变换为另一种磁构型时, 能产生明显的自旋阀效应, 其巨磁阻高达108%. 这意味着这种特殊的异质结能同时实现优良的自旋过滤、双自旋二极管及巨磁阻效应, 这对于发展自旋磁器件有重要意义.
      通信作者: 张振华, lgzzhang@sohu.com.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61371065, 51302022)和湖南省自然科学基金(批准号: 12JJ3004, 14JJ2076, 2015JJ3002, 2015JJ2009, 2015JJ2013)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-21
  • 修回日期:  2016-03-06
  • 刊出日期:  2016-06-05

功能化扶手椅型石墨烯纳米带异质结的磁器件特性

  • 1. 长沙理工大学物理与电子科学学院, 长沙 410114
  • 通信作者: 张振华, lgzzhang@sohu.com.
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61371065, 51302022)和湖南省自然科学基金(批准号: 12JJ3004, 14JJ2076, 2015JJ3002, 2015JJ2009, 2015JJ2013)资助的课题.

摘要: 石墨烯在未来纳米电子器件领域具有广泛的应用前景, 但是基于扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)的磁输运性质的研究还比较少. 本文理论上提出AGNR边缘桥接过渡金属Mn原子, 再用双F 原子(或双H原子)饱和形成特殊化学修饰的纳米带(AGNR-Mn-F2或AGNR-Mn-H2), 并运用基于第一性原理和非平衡态格林函数相结合的方法对其磁输运性质进行理论计算. 结果表明: 这两种纳米带所构成的异质结(F2-AGNR-Mn-H2)具有优良的磁器件特性, 即在很宽的偏压范围内, 能实现100%的自旋极化, 且在P(在左右电极垂直加上相同方向的磁场)和AP构型(在左右电极垂直加上相反方向的磁场)时, 分别具有单自旋和双自旋过滤效应; 同时发现, 这种异质结也具有双自旋二极管效应, 它的最大整流比可达到108. 此外, 改变开关磁场的方向, 即从一种磁构型变换为另一种磁构型时, 能产生明显的自旋阀效应, 其巨磁阻高达108%. 这意味着这种特殊的异质结能同时实现优良的自旋过滤、双自旋二极管及巨磁阻效应, 这对于发展自旋磁器件有重要意义.

English Abstract

参考文献 (31)

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