吸附和摻雜原子鏈對石墨烯納米帶自旋輸運(yùn)的調(diào)制.pdf

1、石墨烯納米帶作為一種準(zhǔn)一維的碳納米材料，由于其具有許多新奇的物理性質(zhì)，成為了制造各種自旋電子器件的重要材料。在自旋電子學(xué)中，如何在石墨烯納米帶體系中獲得自旋極化是一個(gè)重要的研究焦點(diǎn)。本文采用第一性原理計(jì)算方法，研究了原子鏈的吸附以及摻雜對石墨烯納米帶自旋輸運(yùn)性質(zhì)的調(diào)制作用。論文分為以下幾章：
　　第一章,主要介紹了石墨烯的研究進(jìn)展以及石墨烯納米帶的電子性質(zhì)。
　　第二章,介紹了理論計(jì)算方法。首先介紹了密度泛函理論，然后介紹了

2、基于密度泛函理論和非平衡格林函數(shù)方法的ATK計(jì)算軟件。
　　第三章,我們研究了在鋸齒型納米帶表面吸附非磁性Al鏈以及C鏈對石墨烯納米帶自旋輸運(yùn)的調(diào)制作用，并且討論了原子鏈吸附位置的改變對自旋輸運(yùn)產(chǎn)生的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋸齒型納米帶中的自旋輸運(yùn)對原子鏈的吸附位置以及原子鏈的類型非常敏感。當(dāng)在鋸齒型納米帶中間吸附一條Al鏈時(shí)，體系從半導(dǎo)體改變?yōu)榻饘?。但是體系中兩種自旋的簡并沒有受到影響，因此在該體系中沒有引發(fā)自旋極化現(xiàn)象。然而，當(dāng)在鋸齒

3、型納米帶邊界上吸附Al鏈時(shí)，自旋簡并就被打破了，在費(fèi)米能附近產(chǎn)生了非常明顯的自旋極化。這是因?yàn)锳l鏈吸附在邊界時(shí)打破了鋸齒型納米帶兩個(gè)邊界磁矩的對稱性，而當(dāng)它吸附在中間時(shí)僅僅是同等程度地改變了兩個(gè)邊界的磁矩。當(dāng)一條C鏈吸附在鋸齒型納米帶邊界時(shí)，體系仍為半導(dǎo)體。由于邊緣態(tài)和局域態(tài)的存在，不管是在費(fèi)米能附近還是遠(yuǎn)離費(fèi)米能處，都引起了更加顯著的100％的自旋極化輸運(yùn)。這些結(jié)果表明可以通過吸附非磁性原子鏈來調(diào)制鋸齒型納米帶的自旋輸運(yùn)。
　

4、　第四章,我們研究了在鋸齒型納米帶中不同位置摻雜一條鋸齒型 BN原子鏈對其自旋極化電子輸運(yùn)的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在鋸齒型納米帶中靠近中間的位置摻雜一條BN鏈時(shí)，體系仍為半導(dǎo)體。而當(dāng)BN鏈摻雜在鋸齒型納米帶次邊界位置時(shí)，BN鏈的兩種不同摻雜方式分別可以使體系變成金屬或者半金屬。而在鋸齒型納米帶最外邊界摻雜BN鏈后，體系則變成了金屬。BN鏈在這三種不同位置的摻雜均可以使摻雜體系在較寬的能量區(qū)域發(fā)生100%的自旋極化輸運(yùn)。這主要來自于石墨帶的邊