基于石墨烯納米結(jié)構(gòu)的電子自旋輸運(yùn)性質(zhì)研究.pdf

1、基于石墨烯納米結(jié)構(gòu)的電子自旋輸運(yùn)性質(zhì)研究S p i n T r a n s p o r t P r o p e r t i e so f G r a p h e n eN a n o ．S t r u c t u r e s作者姓名：吳婷婷學(xué)位類別：理學(xué)碩士專 業(yè)：凝聚態(tài)物理學(xué)指導(dǎo)教師：蔣永進(jìn)培養(yǎng)單位：浙江師范大學(xué)提交日期：2 0 1 1 年4 月6 日曩，嘎囊一o≮h毒_o■文。_0oo_√0_o?∥“，—————一● _?▲J基于石

2、墨烯納米結(jié)構(gòu)的電子自旋輸運(yùn)性質(zhì)研究摘要＼I Y I L I L I l l 1 1 l l l l l 9 l l l l l l 5 l l l l l l o l l l l l l 4 l l l l l l 5 l l l l l l b l l U l ， 1 Y 1 9 5 0 4 5 b ’本論文將密度泛函和非平衡格林函數(shù)方法相結(jié)合，利用L a n d a u ．B i i t t i k e r 公式研究了鋸齒型石墨納米

3、帶的電子結(jié)構(gòu)和電子自旋輸運(yùn)特性。重點(diǎn)討論了對稱性、自旋極化效應(yīng)、邊界摻雜對石墨納米帶電子透射及電導(dǎo)的影響，得到了如自旋極化電流、負(fù)微分電阻效應(yīng)等有意義的研究成果。論文首先介紹了石墨烯的發(fā)現(xiàn)、制備和獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，然后介紹了基于第一性原理密度泛函的非平衡格林函數(shù)電子輸運(yùn)理論。在此基礎(chǔ)上介紹了碩士期間完成的研究工作。( 一) 研究了完整鋸齒型石墨納米帶的電子結(jié)構(gòu)，與以前不考慮電子自旋時納米帶顯示出金屬性不同，當(dāng)考慮電子自旋時，納米帶表現(xiàn)出半

4、導(dǎo)體特性。它與最近的試驗(yàn)結(jié)果是一致的。同時，文中列舉了前人的研究工作：在石墨納米帶中摻入雜質(zhì)B 原子，計(jì)算發(fā)現(xiàn)當(dāng)雜質(zhì)摻在中心位置時，費(fèi)米面附近產(chǎn)生新的自旋態(tài)，最終導(dǎo)致體系出現(xiàn)自旋極化電流。本文研究了鋸齒型石墨納米帶摻入B e 原子的電子結(jié)構(gòu)。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，邊界雜質(zhì)原子大大削減了其附近原子的磁性，改變了納米帶的電子結(jié)構(gòu)，在費(fèi)米面附近形成了局域態(tài)，且兩種自旋電子分別表現(xiàn)出金屬和半導(dǎo)體特性，實(shí)現(xiàn)了材料的半金屬性。( 二) 較系統(tǒng)的研究了對稱性和摻

5、雜B e 原子對石墨納米帶電子輸運(yùn)的影響。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，對稱性對鋸齒型納米帶的自旋輸運(yùn)起著重要作用，表現(xiàn)為對于非對稱型納米帶，體系的伏安特性曲線近似為線性的；對于對稱性納米帶，體系的伏安特性不在呈線性的，且在一定偏壓范圍內(nèi)，出現(xiàn)了負(fù)微分電阻( N e g a t i v eD i f f e r e n t i a lR e s i s t a n c e ) 效應(yīng)。除此之外，本文還研究了納米帶摻雜后，兩種自旋電子的透射情況。通過計(jì)算散射區(qū)