论文部分内容阅读
准一维的石墨纳米条带(graphene nanoribbons, GNRs),作为一种优良的自旋器件基础材料,在自旋电子学中有广泛的应用前景。本文利用基于第一性原理密度泛函和非平衡格林函数方法的AtomistixToolKit (ATK)软件,研究了在石墨纳米条带上吸附零维石墨片(graphene nanoflakes, GFs)的自旋输运性质。(1)我们首先研究了在两种典型边界的石墨纳米条带上吸附一个锯齿型三角石墨片(ZTGF)的自旋输运性质,讨论了ZTGF的吸附位置和尺寸对石墨纳米条带自旋输运的影响。结果发现,ZTGF相当于一个人工的磁性分子,会使得两种边界的石墨纳米条带产生自旋极化。对于扶手椅型石墨纳米条带(AGNR),ZTGF的吸附在一个能量点处引起了接近100%的自旋极化。对于锯齿型石墨纳米条带(ZGNR),ZTGF吸附在中心位置时不仅产生了类似于AGNR吸附ZTGF体系的自旋极化现象,而且在边缘态所处能量附近也产生了自旋极化,这是由于ZGR边缘态被破坏引起的。当ZTGF吸附在ZGNR的边缘位置时,吸附作用的影响更加强烈,边缘态被破坏的也更加严重。(2)我们还研究了在ZGNR上反对称和对称地吸附两个ZTGFs的自旋输运性质。结果表明,反对称吸附的两个ZTGFs的作用相互抵消,体系没有产生自旋极化。对于对称吸附的情况,两个ZTGFs的吸附作用影响得到加强,在较宽的能量区间(约0.2eV)内产生了100%的自旋极化。这种自旋极化区间在实际应用中比单个ZTGF吸附时的能量点极化更有价值。我们的研究结果表明,ZTGFs的吸附是调控石墨纳米条带自旋极化性质有效、可行的方法,希望我们的结果能够为设计和实现性能优异的全碳自旋电子器件提供物理模型和理论依据。