石墨烯体系中电子输运性质的研究

论文摘要

石墨烯作为一种二维材料,具有许多不寻常的性质,如高载流子迁移率、量子霍尔效应、分数量子霍尔效应等。这些特殊性质源于石墨烯在称为狄拉克点的零能点周围的线性色散关系。为了改变石墨烯的性质,需要改变准粒子在石墨烯中的色散关系。众所周知,辐射场已经成为广泛应用于石墨烯性质探索的有力工具。在本论文中,我们研究了辐射场下的铁磁石墨烯器件的磁输运。主要结果总结如下:1.本文利用Floquet定理和非平衡格林函数方法,对铁磁性石墨烯纳米带在磁场和平面内交流电场作用下的自旋相关输运进行了理论研究。我们发现,对于两端口铁磁石墨烯纳米带,偶数位置的电导平台会减小,新的电导平台会出现在奇数位置。当辐射场强度足够强时,由于电极磁化的平行结构,高能量下的偶数电导会消失。相反,对于两个电极的反平行磁化结构,当施加辐射场时,电导的奇数位置的平台会减小,而新的电导平台在偶数位置出现。磁阻在带边缘附近呈现出一系列的矩形振荡结构,随着辐射场强的增大,在零能量附近的尖峰和低谷之间发生了交替过渡。此外,我们计算了六端口铁磁石墨烯纳米带的纵向电阻和霍尔电阻,并发现在辐射场下的纵向电阻仍然保持不变,而当辐射场强度达到一定值得时候纵向电阻会随着辐射场增大而减小,同时伴随着新的量子化平台的出现。2.基于第一原理方法,我们研究了在两个铁磁电极之间的锯齿状边缘石墨烯分子器件的电子输运。中心区是由氧原子部分饱和时,我们计算了透射系数并发现费米能级附近的自旋向上的电子可以穿过中心区,而自旋向上的电子则会受到抑制无法通过中心区。当施加偏置电压时,电流作为偏压的函数呈现出一个显著的峰值,结合自旋电流的结果这表明了此时出现了自旋负微分电阻效应。我们还计算了完全被氧原子饱和的锯齿型石墨烯分子器件的透射系数和电流并且和部分氧饱和进行了比较,并发现部分氧饱和的输运性质要优于全部氧饱和。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 康艳卓

导师: 丁开和

关键词: 石墨烯,非平衡格林函数,辐射场,第一性原理,分子器件

来源: 长沙理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,化学,材料科学

单位: 长沙理工大学

分类号: O469;TB383.1;O613.71

DOI: 10.26985/d.cnki.gcsjc.2019.000480

总页数: 68

文件大小: 5346K

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