Co掺杂Si纳米管自旋输运性质的研究
发布时间: 2015-10-10 浏览次数: 52


作者:郭艳东

得益于独特的结构和电子性质,碳纳米管得到了广泛的研究,在包括自旋电子学在内的众多领域拥有巨大的应用潜力。然而,对于元素硅来说,虽然其与碳处于同一主族,但是却不能像碳那样形成中空的管状结构,这是因为在硅材料中不易形成sp2杂化。研究发现,当有金属原子掺入时,硅的笼状团簇结构可以被稳定住。不仅如此,这些笼状团簇结构可以结合起来构成稳定的硅纳米管结构。在各种金属掺杂硅纳米管结构中,3d金属掺杂的纳米管呈现出各种奇异的磁性质,展示出在自旋电子学中的应用潜力。我们主要研究了Co掺杂Si纳米管以及Mn掺杂Si纳米管在耦合Cu电极后的自旋输运性质。


Co掺杂Si纳米管中,我们发现当纳米管的管长增加时,电子透射出现了从自旋不极化到自旋极化的转变,进一步分析表明,Cu电极对于边缘Co原子磁矩的屏蔽作用以及Co原子之间自旋不对称的相互作用共同导致了转变的产生。在Mn掺杂Si纳米管中,我们发现栅极电压可以调控电子透射的自旋极化率,使之从完全不极化转变为90%的极化状态。通过研究,发现栅极电压并不像通常三极器件中那样,能够起到对透射谱进行能量平移的作用,而是SiMn原子间的电子转移受栅压的影响变化显著,正是这种变化造成了电子透射自旋极化率的改变。相比于传统以磁方式调控自旋电流的方法,电的调控方式可以大幅度减小器件的尺寸和能量消耗。值得一提的是,SiCu是半导体行业中最为常见的两种材料,因而,我们的研究结果对硅基自旋器件的发展具有积极的意义。

详细请参考:Electricalcontrol of spin polarization of conductance in Mn-encapsulated Si nanotube,Appl. Phys. Express 7, 075001.

http://iopscience.iop.org/article/10.7567/APEX.7.075001

The spin-dependent transport of Co-encapsulated Si nanotubes contacted
with Cu electrodes

http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/104/6/10.1063/1.4865589

Guo_APL_2014.pdf

Guo_APX.pdf