石墨烯基磁隧穿結(jié)的隧穿磁電阻效應(yīng).pdf

1、石墨烯作為二維碳納米材料，由于獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出許多新奇的物理性質(zhì)，使其成為納米自旋電子器件極其重要材料。如何在石墨烯中獲得自旋極化的電子流是石墨烯基自旋電子學(xué)研究的一個(gè)重要課題。本論文基于采用密度泛函理論的第一性原理及非平衡格林函數(shù)的方法，針對(duì)石墨烯基隧穿磁阻結(jié)的量子輸運(yùn)性質(zhì)的調(diào)制效應(yīng)展開(kāi)研究，主要研究成果如下：
　　1、我們針對(duì)石墨烯與過(guò)渡金屬Cr構(gòu)成的磁隧穿結(jié)的電子輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。在零偏壓下，Cr/graphen

2、e/Cr磁隧穿結(jié)的隧穿磁阻比率達(dá)到了108％，表現(xiàn)為明顯的自旋過(guò)濾器特征，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高比率的自旋過(guò)濾的主要原因是Cr(111)在倒空間M、K點(diǎn)附近鐵磁狀態(tài)下自旋向上的k|-resolved傳輸電導(dǎo)遠(yuǎn)大于其自旋向下和反平行狀態(tài)下的的k|-resolved傳輸電導(dǎo)，而石墨烯中的碳原子與Cr原子在界面處強(qiáng)烈的耦合作用，使得n型摻雜石墨烯在M和K點(diǎn)附近對(duì)電子的傳輸具有選擇性，為單自旋電子傳輸提供有效的傳輸通道，從而提高了系統(tǒng)的電子輸運(yùn)性質(zhì)。

3、此外，通過(guò)對(duì)傳輸電導(dǎo)和隧穿磁電阻的分析發(fā)現(xiàn)，在低偏壓窗口[-0.5V,0.5V]，隨著外加偏壓的增大，體系的I-V特性曲線在零偏壓附近呈線性變化，表現(xiàn)出了良好的金屬特性。為了量化外加偏壓對(duì)Cr/graphene/Cr隧穿磁阻效應(yīng)的調(diào)控，我們計(jì)算了外加偏壓下的隧穿磁阻率，計(jì)算結(jié)果表明外加偏壓能有效調(diào)控系統(tǒng)的隧穿磁阻比率。在[-0.5V,0.2V]偏壓窗口下，體系的隧穿磁阻比率隨著外加偏壓的增大而減小，當(dāng)偏壓大于0.2V時(shí)，系統(tǒng)的隧穿磁阻比

4、率不再減小，而是隨著偏壓的增大變化呈現(xiàn)出65％左右的平臺(tái)；
　　2、對(duì)比研究了石墨烯和石墨烷與過(guò)渡金屬Ni構(gòu)成隧穿磁阻結(jié)的量子輸運(yùn)性質(zhì)。當(dāng)石墨烷吸附在Ni(111)表面時(shí)，它的穩(wěn)定吸附結(jié)構(gòu)與石墨烯在Ni襯底的穩(wěn)定吸附位置相同，即top-fcc對(duì)位。通過(guò)對(duì)傳輸系數(shù)譜線的計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，石墨烷與Ni構(gòu)成的隧穿磁阻結(jié)的隧穿磁阻率與Ni/graphene/Ni體系相比降低了6.4％，主要原因是Ni/graphene/Ni磁隧穿結(jié)中的絕緣層