有机分子/铁磁半金属自旋界面的电子结构和自旋输运特性

发布时间：2020-12-10 14:12

　　由于较长的自旋寿命,有机材料在自旋电子器件中具有潜在应用价值,因此受到了人们的广泛关注。有机自旋电子学是一门新兴的研究领域,旨在结合分子电子学的优势和自旋电子学的固有特性,期望能实现多功能的有机自旋电子器件。有机分子和铁磁性材料之间的界面是影响这些自旋器件性能的关键,所以全面理解界面相互作用及界面微观接触构型对器件性能的影响十分重要。Fe₃O₄和Co₂MnSi是典型的半金属材料,居里温度高于室温,在自旋电子器件中具有重要的应用价值。本文利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法,研究了有机分子/铁磁半金属自旋界面的电子结构及自旋相关的输运特性。在Fe₃O₄表面不同位置吸附有机分子C₆H₆的结构中,发现界面处的吸附作用较弱,Fe₃O₄保持半金属特性。分子和Fe₃O₄之间的p-d轨道杂化使分子的C p_z轨道发生自旋劈裂。在桥位吸附体系中... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

(a)普通金属和(b)铁磁性金属的s和d电子能带的机制解释[1]

图 1-2 有机分子吸附在磁性金属表面上发生(a)物理相互作用和(b)化学相互作用[12]净表面完全不同，如图 1-2(b)。所以准确的理解界面处的相互作用十分重要。需要注意的是在实际的有机分子/磁性金属吸附体系中，复杂的界面相互作用会导致物理吸附作用和化学吸附作用同时存在。1.2.2 有机分子/铁磁性金属自旋界面的杂化态上节已经提到，当有机分子与磁性金属表面接触后，界面相互作用会引起不同特点的界面态产生，从而对穿过有机分子/磁性金属界面的自旋极化载流子的注入和输运产生影响。在化学吸附体系中，由于强 p-d 轨道杂化作用，界面处的杂化态出现自旋劈裂，这将决定自旋注入电流的大小及符号。此时，杂化态具有界面自旋过滤功能。根据 EF处是否有态，界面自旋过滤作用可以分为金属式自旋过滤和电阻式自旋过滤[12]。对于电阻式自旋过滤，由于杂化作用产生的自旋相关的界面态位于 EF

图 1-3 ZMP/Co(111)吸附结构的(a)几何构型和(b) EF附近的态密度[13如图 1-3(b)。分子的 LUMO 轨道出现约为 0.14 eV 的自旋劈裂旋相关的特性( ↑≠ ↓)。由于注入电流与势垒高度具有指数依赖种自旋方向的载流子可以有效地穿过分子，产生的电流是自旋过滤方式称为电阻式自旋过滤，在 EuS 和 EuO 等磁性半导体统式自旋过滤是有效的[14]。第一层ZMP分子，由于和铁磁性电极的直接耦合作用，分子获。从图 1-3(b)可以看到，分子能级发生明显扩展，分子表现类的自旋极化率 P 不为零，这对器件中自旋极化载流子的隧穿过况下，分子和铁磁性金属之间形成的杂化态的作用被称为金属，很多研究致力于分析这种自旋过滤作用的物理机制，尝试利性改变这种界面作用，从而实现具有特定功能的有机自旋电子diresei 等[15]将有机小分子 C6H6(Bz) 、 C5H5(Cp) 、 C8H8(CO


本文编号：2908831