旋转下fe化合物分子器件的单自旋开关和负微分电阻效应【字数：10263】
基于密度泛函理论和非平衡态格林函数方法，我们研究了旋转下Fe化合物分子器件的自旋输运性质。结果显示由旋转下Fe化合物分子器件组成的纳米带呈现出几乎完美的负微分电阻效应以及单自旋开关效应。通过分析器件的电流与偏压关系曲线图,我们可以发现自旋电流随偏压变化曲线呈现非线性特性，且出现了明显的负微电阻效应。而自旋向下的电子流随偏压变化保持比较小的值，因此器件具有高达100%的自旋极化率。
目 录
第一章 引 言 1
1.1 石墨烯纳米带..................................................................................................1
1.2 自旋电子学.....................................................................................................................2
1.3 负微分电阻效应 ..2
1.4 本文研究的主要内容以及目的与意义 3
1.41本文研究的主要内容................................................................................................3
1.42本文研究的主要目的与意义....................................................................................4
第二章 模型的介绍和研究方法 5
2.1模型的介绍 5
2.2研究方法 ..6
2.3计算公式...........................................................................................................................7
2.4计算软件介绍.............................. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
....................................................................................8
2.41 Nanodcal.....................................................................................................................8
2.42 QuantumATK.............................................................................................................8
第三章 结果和分析 10
3.1旋转下Fe化合物分子器件的零偏压输运性质............................................10
3.2旋转下Fe化合物分子器件的单自旋开关效应 12
3.3旋转下Fe化合物分子器件的负微分电阻效应 14
结束语 17
参考文献 18
致谢 19
引 言
从石墨材料中使用一些特殊的手段剥离出来的单层碳原子面材料被称为石墨烯。由于其特殊的性质在纳米电子学中的应用引起了广泛的研究。
石墨烯的发现打破了二维晶体无法真实存在的理论预言，更将全世界的目光吸引到这一具备高强度和优良导电性能的轻薄材料上，石墨烯的出现或将令摩尔定律得以延续，用它替代硅材料制造的晶体管也有望为研制新型超高速计算机芯片带来突破。石墨烯不仅仅普遍应用于芯片领域[1]，而且在柔性电子产品以及智能服装都有十分广泛的运用，并且石墨烯的发现和应用还引发了制造业和新型材料研发的巨大进步，石墨烯正在被广泛的应用于人们生活中的各个角落。
为了让石墨烯拥有更好的研究价值以及更完美地运用到未来生活中，我们使用石墨烯纳米带功能化的方法，从而改变了石墨烯纳米带表面的一些特殊的性质。科学家通过对石墨烯进行掺杂，以及石墨烯不同形态的衍生物进行了深入到研究，并取得了一定的成果。
1.1 石墨烯纳米带
石墨烯（Graphene）作为近年来在材料物理、凝聚态物理领域倍受关注的新式材料，具备优良的导热性能、超强的力学性能、优秀的导电性能等[2]。研究人员发现，通过降低石墨烯的维度是一个能打开能隙的有效的方法。石墨烯纳米带（GNRs）被定义为宽度小于100nm且长宽比大于10的一维纳米带。
与此同时，Son等人发现，比起AGNRs来ZGNRs具有自旋极化边界态这一特殊的性质，然而拥有这一性质可以使人们发现更多有意思的磁性。又比如说,我们可以运用在ZGNRs这一种材料的外表面加横向电场，诱导其产生半金属性质。另外，我们还可以运用通过化学元素掺杂或者是缺陷这样的方式来有效的调节和控制ZGNRs的电子、磁性以及输运性能等方面。此外，我们还发现更加有意思的一些现象，就是当ZGNRs掺杂在边界的时候，出现了单自旋负微分电阻（NDR）。又因为在ZGNRs基态的同时，边界为零净自旋的时候，材料是具有反铁磁性（AFM）现象的。如果此时我们再给它添加一个外加磁场,当然所加的磁场要适度。那么AFM ZGNRs的基态就可以转化到铁磁(FM)状态了。
石墨烯纳米带（GNRs）的制备方法主要有5种方法：切割CNTs法、刻蚀石墨烯法、膨胀石墨带减薄法、有机合成法、化学气相沉积法[34]。还有很多的方法可以制备石墨烯纳米带，但是真正能实现尺寸精度高，产量高，缺陷少，各项性质优良的方法还是十分难得的。
目 录
第一章 引 言 1
1.1 石墨烯纳米带..................................................................................................1
1.2 自旋电子学.....................................................................................................................2
1.3 负微分电阻效应 ..2
1.4 本文研究的主要内容以及目的与意义 3
1.41本文研究的主要内容................................................................................................3
1.42本文研究的主要目的与意义....................................................................................4
第二章 模型的介绍和研究方法 5
2.1模型的介绍 5
2.2研究方法 ..6
2.3计算公式...........................................................................................................................7
2.4计算软件介绍.............................. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
....................................................................................8
2.41 Nanodcal.....................................................................................................................8
2.42 QuantumATK.............................................................................................................8
第三章 结果和分析 10
3.1旋转下Fe化合物分子器件的零偏压输运性质............................................10
3.2旋转下Fe化合物分子器件的单自旋开关效应 12
3.3旋转下Fe化合物分子器件的负微分电阻效应 14
结束语 17
参考文献 18
致谢 19
引 言
从石墨材料中使用一些特殊的手段剥离出来的单层碳原子面材料被称为石墨烯。由于其特殊的性质在纳米电子学中的应用引起了广泛的研究。
石墨烯的发现打破了二维晶体无法真实存在的理论预言，更将全世界的目光吸引到这一具备高强度和优良导电性能的轻薄材料上，石墨烯的出现或将令摩尔定律得以延续，用它替代硅材料制造的晶体管也有望为研制新型超高速计算机芯片带来突破。石墨烯不仅仅普遍应用于芯片领域[1]，而且在柔性电子产品以及智能服装都有十分广泛的运用，并且石墨烯的发现和应用还引发了制造业和新型材料研发的巨大进步，石墨烯正在被广泛的应用于人们生活中的各个角落。
为了让石墨烯拥有更好的研究价值以及更完美地运用到未来生活中，我们使用石墨烯纳米带功能化的方法，从而改变了石墨烯纳米带表面的一些特殊的性质。科学家通过对石墨烯进行掺杂，以及石墨烯不同形态的衍生物进行了深入到研究，并取得了一定的成果。
1.1 石墨烯纳米带
石墨烯（Graphene）作为近年来在材料物理、凝聚态物理领域倍受关注的新式材料，具备优良的导热性能、超强的力学性能、优秀的导电性能等[2]。研究人员发现，通过降低石墨烯的维度是一个能打开能隙的有效的方法。石墨烯纳米带（GNRs）被定义为宽度小于100nm且长宽比大于10的一维纳米带。
与此同时，Son等人发现，比起AGNRs来ZGNRs具有自旋极化边界态这一特殊的性质，然而拥有这一性质可以使人们发现更多有意思的磁性。又比如说,我们可以运用在ZGNRs这一种材料的外表面加横向电场，诱导其产生半金属性质。另外，我们还可以运用通过化学元素掺杂或者是缺陷这样的方式来有效的调节和控制ZGNRs的电子、磁性以及输运性能等方面。此外，我们还发现更加有意思的一些现象，就是当ZGNRs掺杂在边界的时候，出现了单自旋负微分电阻（NDR）。又因为在ZGNRs基态的同时，边界为零净自旋的时候，材料是具有反铁磁性（AFM）现象的。如果此时我们再给它添加一个外加磁场,当然所加的磁场要适度。那么AFM ZGNRs的基态就可以转化到铁磁(FM)状态了。
石墨烯纳米带（GNRs）的制备方法主要有5种方法：切割CNTs法、刻蚀石墨烯法、膨胀石墨带减薄法、有机合成法、化学气相沉积法[34]。还有很多的方法可以制备石墨烯纳米带，但是真正能实现尺寸精度高，产量高，缺陷少，各项性质优良的方法还是十分难得的。
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