鋸齒型石墨烯納米帶的非線性自旋輸運性質.pdf

1、本文結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)中的自旋輸運性質。重點討論了反鐵磁和鐵磁基態(tài)情況下邊界摻雜對納米帶能帶結構及其中電子輸運的影響。
　　論文中我們首先綜述了石墨烯的發(fā)現(xiàn)、制備和自身獨特的電子結構和物理性質。其次介紹了我們使用的計算模擬工具，包括采用的密度泛函理論和格林函數(shù)方法。在此基礎上我們詳述了碩士期間完成的研究工作并總結了研究成果。研究內容主要包括：

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中的自旋輸運特性。我們計算研究了多種構型ZGNRs的伏安(I-V)特性曲線。這時ZGNRs呈現(xiàn)半導體特性。結果顯示，寬度方向無鏡面對稱性(奇數(shù)原子寬度)的完整ZGNRs的I-V特性曲線在高偏壓時基本呈線性，并在加偏壓時出現(xiàn)一定的自旋極化；具有鏡像對稱(偶數(shù)原子寬度)的完整ZGNRs的兩種自旋電流則始終保持簡并，但都隨偏壓呈非線性增長并出現(xiàn)飽和。此外，我們還計算

3、了不同原子(B, N, Al和P)摻雜的ZGNRs的I-V特性曲線。此時上下自旋電流出現(xiàn)極化并以不同的趨勢呈非線性增長。深入的分析表明在ZGNRs中摻入雜質后，費米能量附近能級出現(xiàn)自旋極化，并導致電流的自旋極化。有意思的是，我們在摻雜B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)負微分電阻(Negative Differential Resistance, NDR)效應而上自旋電流則單調變化。我們通過計算各種情況下的能帶結構、