石墨烯基微納結構中自旋相關的電子輸運特性研究.pdf

1、石墨烯是由碳原子以sp2軌道雜化組成的六角型蜂巢平面晶格。過去幾年中，石墨烯逐漸成為了備受矚目的國際前沿熱點，在眾多領域有著潛在的巨大應用價值。本文對一些石墨烯基納米結構的電學性質進行模擬計算，為其在納米電子器件等領域的應用提供理論指導。本文的主要研究內容及研究成果有以下幾個方面:
　　 (1)周期門電壓以及磁調制的石墨烯超晶格中的自旋進動。研究結果表明:有效交換場能夠導致載流子的自旋進動，這不同于Rashba自旋軌道相互作用的

2、情況。在垂直入射情況下，這種自旋進動完全是等振幅的。傾斜入射時，如果有效交換場強度落在一定的范圍，則自旋進動將消失。同時還發(fā)現(xiàn)周期性的靜電場能使消失的自旋進動重新出現(xiàn)，但電子輸運被抑制，結果導致電導譜出現(xiàn)了一些降落。
　　 (2)有效交換場調制的石墨烯基納米結構的磁阻和散粒噪聲。研究發(fā)現(xiàn):有效交換場可以誘導自旋相關的克萊因隧穿。由于這種克萊因隧穿的存在，體系的磁阻是Rashba自旋軌道相互作用情況下的許多倍。隨著有效交換場強度增

3、加，磁阻和Fano因子表現(xiàn)出周期性的振蕩特征。當電子傳輸通過石墨烯超晶格結構時，如果有效交換場滿足一定條件，通過施加適當?shù)闹芷谛缘拈T電壓，F(xiàn)ano因子能夠從幾乎為零的值調至1/3。
　　 (3)費米速度對有效交換場調制的石墨烯基納米結構磁阻的影響。結果表明:隨著減小有效交換場區(qū)的費米速度，體系自旋傳輸?shù)念惒既逅固亟亲兇蠖易孕M動長度變短。因此，磁阻顯著地增強并且磁阻谷(dips)的數(shù)目增加。在有效交換場和靜電勢聯(lián)合調制的石墨烯

4、周期速度柵欄里，磁阻谷值的最大值比沒有靜電勢情況下大許多倍。
　　 (4)周期磁矢勢和靜電勢調制的石墨烯超晶格的電子傳輸特性。研究結果發(fā)現(xiàn)平行的磁矢勢和靜電勢兩者可以以截然不同的方式移動狄拉克點的位置，這有可能成為一種實現(xiàn)電子或空穴濾波器的有效方式。我們還發(fā)現(xiàn)，平行和反平行磁矢勢能夠有效地改變電子的導通和截止狀態(tài);這在設計電子或空穴開關以及巨磁阻器件方面有指導意義。
　　 (5)扶手椅型石墨烯納米帶(AGNRs)的布洛赫