鋸齒型石墨烯納米帶的非線性自旋輸運(yùn)性質(zhì).pdf

1、本文結(jié)合基于第一性原理的密度泛函理論和非平衡格林函數(shù)方法研究了邊界摻雜的鋸齒型石墨烯納米帶(ZGNRs)中的自旋輸運(yùn)性質(zhì)。重點(diǎn)討論了反鐵磁和鐵磁基態(tài)情況下邊界摻雜對(duì)納米帶能帶結(jié)構(gòu)及其中電子輸運(yùn)的影響。
　　論文中我們首先綜述了石墨烯的發(fā)現(xiàn)、制備和自身獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)。其次介紹了我們使用的計(jì)算模擬工具，包括采用的密度泛函理論和格林函數(shù)方法。在此基礎(chǔ)上我們?cè)斒隽舜T士期間完成的研究工作并總結(jié)了研究成果。研究?jī)?nèi)容主要包括：

2、　?。ㄒ唬┰诜磋F磁基態(tài)情況下，完整的以及邊界單原子或雙原子替代摻雜的ZGNRs中的自旋輸運(yùn)特性。我們計(jì)算研究了多種構(gòu)型ZGNRs的伏安(I-V)特性曲線。這時(shí)ZGNRs呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性。結(jié)果顯示，寬度方向無(wú)鏡面對(duì)稱性(奇數(shù)原子寬度)的完整ZGNRs的I-V特性曲線在高偏壓時(shí)基本呈線性，并在加偏壓時(shí)出現(xiàn)一定的自旋極化；具有鏡像對(duì)稱(偶數(shù)原子寬度)的完整ZGNRs的兩種自旋電流則始終保持簡(jiǎn)并，但都隨偏壓呈非線性增長(zhǎng)并出現(xiàn)飽和。此外，我們還計(jì)算

3、了不同原子(B, N, Al和P)摻雜的ZGNRs的I-V特性曲線。此時(shí)上下自旋電流出現(xiàn)極化并以不同的趨勢(shì)呈非線性增長(zhǎng)。深入的分析表明在ZGNRs中摻入雜質(zhì)后，費(fèi)米能量附近能級(jí)出現(xiàn)自旋極化，并導(dǎo)致電流的自旋極化。有意思的是，我們?cè)趽诫sB和Al原子的偶數(shù)寬度的ZGNRs中，發(fā)現(xiàn)下自旋電流出現(xiàn)負(fù)微分電阻(Negative Differential Resistance, NDR)效應(yīng)而上自旋電流則單調(diào)變化。我們通過(guò)計(jì)算各種情況下的能帶結(jié)構(gòu)、