吸附和摻雜原子鏈對石墨烯納米帶自旋輸運的調(diào)制.pdf

1、石墨烯納米帶作為一種準一維的碳納米材料，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重要的研究焦點。本文采用第一性原理計算方法，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展以及石墨烯納米帶的電子性質(zhì)。
　　第二章,介紹了理論計算方法。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對原子鏈的吸附位置以及原子鏈的類型非常敏感。當在鋸齒型納米帶中間吸附一條Al鏈時，體系從半導(dǎo)體改變?yōu)榻饘佟５求w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，當在鋸齒

3、型納米帶邊界上吸附Al鏈時，自旋簡并就被打破了，在費米能附近產(chǎn)生了非常明顯的自旋極化。這是因為Al鏈吸附在邊界時打破了鋸齒型納米帶兩個邊界磁矩的對稱性，而當它吸附在中間時僅僅是同等程度地改變了兩個邊界的磁矩。當一條C鏈吸附在鋸齒型納米帶邊界時，體系仍為半導(dǎo)體。由于邊緣態(tài)和局域態(tài)的存在，不管是在費米能附近還是遠離費米能處，都引起了更加顯著的100％的自旋極化輸運。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。
　

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的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，當在鋸齒型納米帶中靠近中間的位置摻雜一條BN鏈時，體系仍為半導(dǎo)體。而當BN鏈摻雜在鋸齒型納米帶次邊界位置時，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。這主要來自于石墨帶的邊