12188

12188

خواص ترابردي الكترونيكي و اسپينترونيكي در ابرشبكه‌هاي تك لايه و دو لايه گرافيني

دكتري

فيزيك - جامد

آذر 1392

آذر 1392

دكتر ادريس فيض آبادي

چكيده با توجه به اين ‌كه استفاده از اسپين الكترون به‌جاي بار الكترون براي پردازش و ذخيره سازي اطلاعات، نيازمند توليد جريان قطبيده اسپيني خالص با اسپين بالا يا پايين است. بنابراين، ابتدا به بررسي فيلتر كردن اسپين در ابرشبكه تك لايه گرافيني مي‌پردازيم. با اين حال، به دليل وجود تناقض كلاين (احتمال عبور الكترون‌ فرودي بر سد همواره برابر با يك است) در اين نوع از ابرشبكه‌ همواره يك رسانندگي اسپيني بزرگ‌تر از صفر وجود خواهد داشت. پس نمي‌توان فيلتر كامل اسپيني را با اين نوع از ابرشبكه‌ داشته باشيم. به همين دليل در اين رساله، ابرشبكه دو لايه فرومغناطيسي گرافيني را معرفي مي‌كنيم كه به دليل وجود نداشتن تناقض كلاين در اين سيستم مي‌توان به قطبش صد درصد اسپيني دست يافت. همچنين، با توجه به اين‌كه زمان تونل زني (زماني كه طول مي‌كشد يك الكترون از يك سيستم عبور كند) پارامتري مهمي در فيزيك اسپينترونيكي است، به همين دليل در اين پايان نامه به بررسي زمان تونل زني از يك ابرشبكه فرومغناطيسي گرافيني تك لايه مي‌پردازيم. مشكلي كه در ساختار‌هاي فرومغناطيسي گرافيني وجود دارد اين است كه بايستي حتماًَ يك ميدان مغناطيسي خارجي به ‌چنين ساختاري اعمال گردد. از طرف ديگر به صورت تجربي ثابت شده است كه قدرت راشبا در گرافين مي‌تواند تا 200 ميلي الكترون ولت نيز برسد. پس در اين‌ پژوهش، ضريب احتمال عبور و زمان تونل زني الكترون از يك ابرشبكه تك لايه گرافيني در حضور برهمكنش اسپين-مدار راشبا را بررسي مي‌كنيم. با توجه به اين‌كه قدرت راشبا را مي‌توان با ولتاژ گيت تنظيم كرد، بنابراين مي‌توان به ‌راحتي رسانندگي و زمان تونل زني الكترون را در وسايل الكترونيكي كه بر پايه گرافين ساخته مي‌شوند را كنترل كرد. به‌طور تجربي ثابت شده است كه با اعمال ميدان الكتريكي خارجي (توليد شده توسط ولتاژ گيت) به صفحه دو لايه گرافيني مي‌توان گاف انرژي در آن ايجاد كرد. بنابراين انتظار مي‌رود، كه با تغيير گاف انرژي رسانندگي سيستم تغيير كند به عبارت ديگر در ابرشبكه دو لايه گرافيني مي¬توان رسانندگي سيستم را با تغيير گاف انرژي كنترل كرد. به همين دليل در ادامه به بررسي اثر گاف انرژي در خواص ترابردي ابرشبكه‌‌ دو لايه گرافيني مي¬پردازيم. از طرفي براي اين‌كه بتوان از تك لايه گرافيني در ادوات الكترونيكي استفاده كرد، بايد بتوان رسانندگي الكتريكي سيستم‌هايي كه بر پايه گرافين ساخته مي‌شوند را كنترل كرد و نيز بايستي به‌ روشي تناقض كلاين را در ساختار‌هاي گرافيني تك لايه از بين برد. يكي از اين روش‌ها اعمال ميدان مغناطيسي خارجي به ‌صفحه گرافيني است، بنابراين در پايان به بررسي خواص ترابردي الكتروني و اسپيني در يك ابرشبكه مغناطيسي گرافيني خواهيم پرداخت. واژهاي كليدي: ابرشبكه تك لايه و دو لايه گرافيني، فرومغناطيس، زمان تونل زني، برهم‌كنش اسپين-مدار راشبا، ترابرد اسپين.