碳基納米器件的電磁輸運(yùn)性質(zhì)研究.pdf

1、電子不僅包含電荷，而且還包括自旋這個(gè)屬性，自旋場效應(yīng)晶體管就是要考慮并運(yùn)用電子自旋這個(gè)長期被忽略的屬性。本文給出了量子輸運(yùn)中的相干輸運(yùn)和散射輸運(yùn)的基本推導(dǎo)。非平衡格林函數(shù)通常被應(yīng)用在量子輸運(yùn)里面，特別是體系中如有偏壓和相互作用的情況下用非平衡格林函數(shù)方法比較適合。因此本文重點(diǎn)介紹非平衡格林函數(shù)在兩電極結(jié)構(gòu)器件里的運(yùn)用，最后推導(dǎo)出由透射系數(shù)組成的電流、電導(dǎo)公式。通過計(jì)算自旋場效應(yīng)晶體管的輸運(yùn)特性和電學(xué)特性，將為自旋場效應(yīng)晶體管器件的設(shè)計(jì)和

2、優(yōu)化提供了理論的指導(dǎo)作用。
　　本文的主要工作如下：
　　首先，本文先從晶體硅著手研究，研究晶體硅的自旋輸運(yùn)特性。然后研究硅基自旋場效應(yīng)晶體管的相干輸運(yùn)，研究其在不同條件下的輸運(yùn)特性和電學(xué)特性，從計(jì)算結(jié)果可以看出在相干輸運(yùn)時(shí)此器件在源漏電壓較低時(shí)有較大的磁阻比率。
　　其次，在前面硅基場效應(yīng)晶體管的相干輸運(yùn)的研究基礎(chǔ)上，研究其散射輸運(yùn)下的電學(xué)特性，并和相干輸運(yùn)進(jìn)行對(duì)比。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，該器件在鐵磁平行排列的情況下，考慮自

3、旋散射時(shí)的輸出電流要比不考慮自旋散射時(shí)的輸出電流小，而在鐵磁反平行時(shí)則出現(xiàn)相反的結(jié)果，出現(xiàn)這些結(jié)果和在考慮散射時(shí)一部分自旋電子發(fā)生了翻轉(zhuǎn)有關(guān)。
　　再次，在前面的研究基礎(chǔ)上，對(duì)鋸齒型石墨烯納米帶和扶手型石墨烯納米帶的自旋輸運(yùn)特性進(jìn)行研究，并分別研究其在B摻雜、P摻雜和邊緣缺陷下的自旋輸運(yùn)特性。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)體系為反平行組態(tài)時(shí)能隙都會(huì)增大，特別是鋸齒型石墨烯納米帶會(huì)出現(xiàn)半導(dǎo)體特性；而B摻雜、P摻雜、邊緣缺陷等也會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)新的帶隙。