石墨炔基分子自旋电子学器件输运性质的理论研究

发布时间：2020-04-16 09:06

【摘要】：手机、电脑、存储器等电子产品性能的不断提高归功于芯片的发展,而芯片的发展一直遵循着摩尔定律,这在很大程度上提高电子产品性能的同时也降低了它们的成本。随着芯片尺寸的进一步减小,电子干涉、隧穿、衍射等量子效应的出现使得摩尔定律面临失效的危险。基于量子力学的分子自旋电子学器件是解决这一问题的有效方法,它一方面避免了量子效应带来的负面影响;另一方面,分子自旋电子学器件优于传统电子学器件之处是在电荷的基础上引入了自旋。自旋电子间相互作用比电荷电子间相互作用弱1000倍,这在原理上决定了自旋电子学器件要比传统的微电子器件有更低的能耗和更高的稳定性。而输运性质是电子产品工作的基本原理。因此,探索分子自旋电子学器件的自旋相关输运性质可以为纳米电子学和自旋电子学提供潜在应用。基于以上背景,本论文首先系统研究ZγGYNRs的电子学和磁学性质以及相应同质结的输运性质。结果表明,ZγGYNR的性质可通过O、B或N原子替换进行有效调控。所设计的ZγGYNR同质结有很丰富的输运性质:隧穿磁阻效应(TMR)、负微分电阻效应(NDR)、反常磁阻效应(AMR)以及自旋过滤效应(SPR)。O、B或N替换以后,同质结的输运性质明显增强。但与文献报道的结果相比,TMR和SPR依然不是很高,因此,在之后的工作中引入分子磁隧穿结。第二部分工作致力于设计出新颖的石墨炔-石墨烯分子磁隧穿结(MMTJs),研究其自旋相关输运性质。结果表明,所设计的两种MMTJs有不同的输运机理,重要的单自旋过滤、双自旋过滤、隧穿磁阻效应和自旋负微分电阻效应都可以在这两种MMTJs中发现。此外,自旋极化光电流与光的极化方向和电极的磁化方向有关。第三部分工作基于6,6,12-石墨炔和ZGNRs设计了两种分子自旋电子学器件,研究γ-石墨炔替换6,6,12-石墨炔后的自旋过滤效应和隧穿磁阻效应。结果表明两种MMTJs有高的极化率和大的隧穿磁阻值,这在实际应用中可提高器件的灵敏度。
【图文】：

示意图,示意图,散粒噪音,技术形成

太原理工大学博士研究生学位论文的电导[13]。结果证明单 H2分子可以在金属 Pt 电极之展了由 MCBJ 技术形成的 Pt D2 Pt 结的散粒噪音测 Pt D2 Pt 结的确是由单分子形成的[14, 19, 20]。

示意图,压电控制,合点,可弯曲

6置示意图。其中，a：可弯曲基底；b：反向支撑；c：带切粘合点；e：压电控制头；f：装有溶液的玻璃管[22]。 A schematic diagram of the MCBJ with (a) the bending beam, (e notched gold wire, (d) the glue contacts, (e) the pizeo elementtube containing the solution[22].控劈裂结（electromigration break junctions, EBJs）的两端施加很高的电压时，金属电极线会因为电压的存电极会形成一个隧穿间隙，，随后将分子桥接在断裂的
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN60

【参考文献】