• شماره ركورد
    33095
  • پديد آورنده

    فرزانه قاسم زاده

  • عنوان
    ترابرد ترموالكتريك بار و اسپين در فازهاي مختلف بروفين در حضور كرنش
  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    فيزيك-ماده چگال
  • سال تحصيل
    1397
  • تاريخ دفاع
    1403/12/07
  • استاد راهنما
    جناب آقاي دكتر مهدي اسماعيل زاده هنجني
  • استاد مشاور
    جناب آقاي دكتر محسن فرخ نژاد
  • دانشكده
    فيزيك
  • چكيده
    بروفين به دليل تحرك بالا و طول همدوسي اسپيني بزرگ حامل‌هاي خود، فرصت‌هاي قابل توجهي را براي پيشرفت در اسپينترونيك فوق سريع ارائه مي‌دهد. در اين تحقيق، ما رسانش وابسته به اسپين يك ترانزيستور اثر ميدان داتا-داس را براي نانو نوار بروفين با استفاده از هاميلتوني تنگ بست با تابع گرين غيرتعادلي بررسي مي‌كنيم. رابط‌هاي ترانزيستور اثر ميدان اسپيني توسط عايق‌هاي فرومغناطيسي كه در هر دو پيكربندي موازي و پاد-موازي مرتب شده اند، مغناطيسي مي‌شوند. اين دستگاه به عنوان يك فيلتر اسپيني قابل كنترل در حضور جفت شدگي اسپين-مدار راشبا براي هر دو پيكربندي عمل مي‌كند و جريان اسپيني آن به خوبي توسط ولتاژ گيت و قدرت جفت شدگي اسپين-مدار راشبا مدوله مي‌شود. براي پيكربندي پاد-موازي، يك گاف انرژي در محدوده‌ي معيني از انرژي الكترون ورودي ظاهر مي‌شود كه مي‌تواند براي الكترون‌هاي داراي اسپين چرخيده تحت جفت شدگي اسپين-مدار راشبا ناپديد شود. علاوه بر اين، يافته‌هاي ما نشان مي‌دهد كه برهم‌كنش الكترون-الكترون (e-e) به حركت تقديمي اسپين الكترون‌هاي تزريق شده در كانال ترانزيستور اثر ميدان اسپيني كمك مي‌كند و در نتيجه اثر جفت شدگي اسپين-مدار راشبا تقويت مي‌گردد. قابل ذكر است كه يك ولتاژ گيت مي‌تواند مشخصه‌ي ولتاژ جريان (I - V) اين دستگاه را تنظيم كند. مقادير جريان و نسبت Ion/Ioff ترانزيستورهاي اثر ميدان اسپيني بروفين چندين برابر بيش‌تر از ترانزيستورهاي اثر ميدان اسپيني گرافين و سيليسيني، در شرايط يكسان مي‌باشد. هم چنين، ادغام اسپينترونيك با ترموالكترونيك منجر به ايجاد حوزه جديدي از تحقيقات به نام اسپين كالريترونيك شد. اين ويژگي ما را قادر مي سازد تا جريان اسپين را با گراديان دما با تكنولوژي مصرف انرژي كمتر توليد كنيم. بنابراين قصد داريم جريان‌هاي وابسته به اسپين گرمايي و اثرات سيبك اسپيني يك نانونوار بروفين زيگزاگي را در يك اتصال فرومغناطيسي-نرمال-فرومغناطيسي بررسي كنيم. نتايج ما نشان مي‌دهد كه يك جريان اسپيني خالص مي‌تواند توسط يك گراديان دمايي مناسب ايجاد شود، كه از الكترون‌ها و حفره‌هاي نامتقارن در نانونوار بروفين ناشي مي‌شود. اين پديده با ظهور توان گرمايي سيبك با جهت مخالف براي اسپين‌هاي بالا و پايين همراه است، كه ولتاژ اسپين گرمايي خالص را در اين سيستم القا مي‌كند. جريان‌هاي اسپيني و باري گرمايي در دماهاي پايين مانند يك ديود ترموالكتريك عمل مي‌كنند. هم‌چنين، اين سيستم مي‌تواند يك جداشدگي اسپيني كامل را ارائه دهد. براي ارزيابي راندمان ترموالكتريك وابسته به اسپين، معيار شايستگي و ضريب توان اسپيني محاسبه مي‌شود. در مي‌يابيم با افزايش قدرت ميدان تبادلي در رابط‌ ها، به طور چشم‌گيري معيار شايستگي اسپيني افزايش مي‌يابد. علاوه بر اين، نشان مي‌دهيم كه معيار شايستگي اسپيني به عرض نانونوار بستگي دارد و با كاهش عرض نانونوار افزايش مي‌يابد. يافته‌هاي ما نشان مي‌دهد كه نانونوار بروفين يك ماده‌ي مطلوب براي دستگاه‌هاي ترموالكتريك اسپيني مي‌باشد. از آن‌جا كه فاز خميده‌ي بروفين تحت عنوان بروفين ، نيم‌رسانا مي‌باشد و وجود اين ويژگي‌ها خواص ترموالكتريك نانونوار بروفين را افزايش مي‌دهد، اثرات سيبك وابسته به اسپين را براي نانونوار بروفين بررسي نموديم و با فاز مسطح آن يعني نانونوار بروفين مقايسه كرده‌ايم. با توجه به اين ويژگي‌هاي چشم‌گير و برجسته‌ي بروفين، ما تصميم گرفتيم در نهايت خواص سنسوري و پاسخ تنش-كرنش تك لايه‌ي بروفين هيدروژنه (B8H4) را نيز با روش نظريه‌ي تابعي چگالي بررسي نماييم.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/12/14
  • عنوان به انگليسي
    Thermoelectric Transport of Charge and Spin in Different Phases of Borophene in the Presence of Strain
  • تاريخ بهره برداري
    2/25/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    فرزانه قاسم زاده

  • چكيده به لاتين
    Borophene, owing to the high mobility and long spin coherent length of its carriers, offers significant opportunities for advancement in ultra-fast spintronics. In this research, we investigate the spin-dependent conductance a Datta–Das field-effect transistor (FET) boron-based nanoribbon using a tight-binding Hamiltonian with a non-equilibrium Green’s function approach. The spin FET electrodes are magnetized by ferromagnetic (FM) insulators arranged in both parallel and anti-parallel configurations. This device acts as a controllable spin filter in the presence of spin-orbit coupling and its spin current is effectively modulated by the gate voltage and the strength of spin-orbit coupling. For the anti-parallel configuration, an energy gap appears within a specific range of the electron energy, which can be vanished for electrons with spin under spin-orbit coupling. Moreover, our findings indicate that electron-electron (e-e) interactions contribute to the initial spin transport of injected electrons in the transistor channel, thereby enhancing the spin-orbit coupling effect. It is worth noting that a gate voltage can adjust the device’s current-voltage (I-V) characteristics. The current and Ion/Ioff ratios of boron-based spin field-effect transistors are several times higher than those of graphene and silicene spin field-effect transistors under the same conditions. Furthermore, the integration of spintronics with thermoelectrics has led to the emergence of a new research field known as spin caloritronics. This feature enables us to generate spin current with a lower energy consumption technology using a temperature gradient. Therefore, we intend to investigate the spin-thermal and spin Seebeck effects of a zigzag boron nanowire in a normal-ferromagnetic-normal junction. Our results demonstrate that a pure spin current can be generated by an appropriate temperature gradient, resulting from electrons and non-magnetic holes in the boron nanowire. This phenomenon is accompanied by the emergence of a Seebeck coefficient with opposite signs for spin-up and spin-down, which induces a pure spin voltage in this system. The spin currents and thermal loads at low temperatures operate like a thermoelectric diode. Additionally, this system can provide complete spin separation. To eva‎luate the spin-dependent thermoelectric performance, we calculate the spin figure of merit and spin efficiency. We find that significantly increasing the spin figure of merit is achievable by enhancing the exchange field strength in the leads. Furthermore, we show that the spin figure of merit depends on the nanowire width and increases with a decrease in the nanowire width. Our findings indicate that boron nanowires are suitable materials for spintronic thermoelectric devices. Since the amorphous phase of boron is known as borophene and possesses these remarkable properties, we have investigated the spin-dependent effects for boron nanowires and compared them with borophene in its flat phase. Considering these significant and distinctive properties of boron, we have decided to finally examine the sensing properties of a single-layer boron hydrogenide (B8H4) using the density functional theory approach.
  • كليدواژه هاي فارسي
    بروفين، ترانزيستورهاي اثر ميداني، جفت شدگي اسپين-مدار راشبا، رسانش اسپيني، اسپين كالريترونيك، اثر سيبك
  • كليدواژه هاي لاتين
    Borophene, Spin Field-Effect Transistors, Spin-Orbit Coupling, Spin Transport, Spin Caloritronics, Spin Seebeck Effect
  • Author
    Farzaneh Ghasemzadeh
  • SuperVisor
    Professor Mahdi Esmaeilzadeh