基于石墨烯/h-BN异质结自旋输运性质研究

发布时间：2021-10-24 23:59

　　随着微型电子器件集成度的不断提高,以硅材料为主的微电子器件的尺寸将达到物理极限。同时,随着器件尺寸不断的减小,器件的制造工艺由于受光刻技术和经济条件方面的限制变得困难,而且器件的性能由于波粒二象性和热力学限制也会发生变化。因此当器件的尺寸达到纳米量级时,我们就不能忽视量子效应的影响。纳米电子学器件的出现突破了以上的这些限制。同时,由于量子效应的引入,纳米电子器件还出现了很多新的功能,例如负微分电阻效应、纳米开关等。另外,纳米电子器件的发展使人们开始关注电子的自旋属性在纳米电子器件中的应用,这产生了纳米自旋电子器件。通过对电子自旋特性的精确操纵,纳米自旋电子器件具备了响应速度更快、功耗更小、集成度更高的优良特性。自2004年实验上首次制备出单层石墨烯（graphene）,基于石墨烯的纳米（自旋）电子器件的研究引起了广泛地关注。但是,由于石墨烯的带隙宽度为零,在实际的器件应用中受到了很大的限制。与此同时,人们注意到六方氮化硼（h-BN）和石墨烯相比有相似的晶格结构,而且它是一个宽带隙的半导体材料。由此,人们猜想可以通过合成graphene/h-BN异质结,调节石墨烯的能带结构。2010年,... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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图１－２石墨烯电子能带结构??

第三章界面类型对ｇｒａｐｈｅｎｅ／／ｚ－ＢＮ异质结输运性质的影响??这里〇分别代表自旋向上⑴和自旋向下⑴态，如％?＝办±?＃／２代表左右电极的??电化学势。Ａ／Ｋ（￡）代表左右电极的费米－狄拉克分布。由于费米能级被设置为〇，??因此能量偏压窗的范围可以写成［一?＃／２，＃／２］。７；（瓦电子透射系数可??以被表不为：??ＴａｄＥ，Ｖ）?＝?Ｔｒ［ｒＬＧＲｒＲＧＡ］ｆｆ?（３．２）??这里＃Ｗ分别代表中心散射区的延迟格林函数和超前格林函数。??ａＭｌ．，ｃｄｅ

边缘态的能量示意图。黑色虚线矩形表示单个原胞，红色和蓝色点分别表示自旋向上和自??旋向下的边缘态。黒线代表费米能级。??为了进一步阐明这两个体系的半金属特性的起源，在图３－３中，我们分别绘??制了本征锯齿型石墨烯纳米带，Ｃ－Ｂ界面异质结构和Ｃ－Ｎ异质结构的自旋边缘??态的能量示意图。对于本征的石墨烯纳米带，方向相反的自旋边缘态位于该纳米??带相对两侧，如图３－３（ａ）所示，表现出半金属特性，且极化方向是向上的。对于??Ｃ－Ｂ界面异质结体系，由于存在一个向下的有效的横向电场，电势能在右侧升高??并在左侧降低。因此，为了达到平衡状态，对左侧的费米能级将升高，而右侧的??费米能级将下降，从而导致费米能级￡＞处只有自旋向上的态，如图３（ｂ）所示，表??现出半金属特性，且极化方向是向下的。相反地，在Ｃ－Ｎ界面的异质结体系下，??由于在石墨烯中的有效电场方向向上


本文编号：3456253