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硅团簇自旋电子器件的理论研究

黄耀清 郝成红 郑继明 任兆玉

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硅团簇自旋电子器件的理论研究

黄耀清, 郝成红, 郑继明, 任兆玉

Si cluster based spintronics:a density functional theory study

Huang Yao-Qing, Hao Cheng-Hong, Zheng Ji-Ming, Ren Zhao-Yu
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  • 利用过渡金属掺杂的硅基团簇, 构建了一种自旋分子结; 并利用第一性原理方法, 对其电子自旋极化输运性质进行了研究. 计算表明, 通过过渡金属掺杂可以有效地产生自旋极化电流, 磁性金属Fe和非磁性金属Cr和Mn掺杂的体系呈现出较明显的自旋极化透射现象, 但分子结的自旋极化输运能力与团簇孤立状态下的磁矩无一致性.从Sc到Ni的掺杂, 体系的自旋极化透射能力先增大后迅速减小, 在Fe掺杂的Si12团簇中出现最大值.
    A kind of spintronics is designed by doping the transition metal into Si clusters. Their spin-polarized electron transport properties are investigated by using the first principle analysis. Calculation shows that Fe, Cr and Mn atom doped clusters give the largest spin-polarized transmission coefficients in all the clusters. From Sc to Ni doped clusters, spin filter efficiencies of the systems increase gradually, and the maximal spin filter coefficiency appears in the Fe doped system. The ability to induce the spin-polarized electron transport of the cluster in junction is not cosistent with the magnetic moment of cluster under isolated states.
    • 基金项目: 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20106101110017)、上海市教委科研项目(批准号:060Z018)、陕西省自然科学基金(批准号:2009JQ1004)、陕西省教育厅专项基金(批准号:08JK471)和西北大学陕西省光电技术与功能材料省部共建国家重点实验室培育基地开放基金(批准号:zs12022)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (Grant No. 20106101110017), the Foundation of Shanghai Education Committee, China (Grant No. 060Z018), the Natural Science Foundation of Shaanxi Province, China (Grant No. 2009JQ1004), the Special Item Foundation of Educational Committee of Shaanxi Province, China (Grant No. 08JK471), and the Open Foundation of Cultivation Base of the State Key Lab of Optoelectronic Technology and Functional Materials Co-constructed by Ministry of Education and Northwest University, Shaanxi Province, China (Grant No. zs12022).
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-11-28
  • 修回日期:  2012-12-23
  • 刊出日期:  2013-04-05

硅团簇自旋电子器件的理论研究

  • 1. 上海应用技术学院理学院, 上海 201418;
  • 2. 西北大学光子学与光子技术研究所, 西安 710069
    基金项目: 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20106101110017)、上海市教委科研项目(批准号:060Z018)、陕西省自然科学基金(批准号:2009JQ1004)、陕西省教育厅专项基金(批准号:08JK471)和西北大学陕西省光电技术与功能材料省部共建国家重点实验室培育基地开放基金(批准号:zs12022)资助的课题.

摘要: 利用过渡金属掺杂的硅基团簇, 构建了一种自旋分子结; 并利用第一性原理方法, 对其电子自旋极化输运性质进行了研究. 计算表明, 通过过渡金属掺杂可以有效地产生自旋极化电流, 磁性金属Fe和非磁性金属Cr和Mn掺杂的体系呈现出较明显的自旋极化透射现象, 但分子结的自旋极化输运能力与团簇孤立状态下的磁矩无一致性.从Sc到Ni的掺杂, 体系的自旋极化透射能力先增大后迅速减小, 在Fe掺杂的Si12团簇中出现最大值.

English Abstract

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