【摘 要】
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自旋电子学,是一种运用电子内禀自旋作为信息载体的新学科。与传统的利用电荷作为信息载体的电子设备相比,新一代的自旋电子器件具有更快的处理速度、更低的功耗、更大的存储空间等诸多优点。结合热电子学的优势,可以设计出能够实现温差电转化的自旋热电器件,由于自旋热电器件内部自旋电流远大于电荷电流,因此可以极大地降低传统电路内部电荷流产生的焦耳热,极大地提高工作性能、降低热功耗。特别是对于大规模集成电路的技术发
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自旋电子学,是一种运用电子内禀自旋作为信息载体的新学科。与传统的利用电荷作为信息载体的电子设备相比,新一代的自旋电子器件具有更快的处理速度、更低的功耗、更大的存储空间等诸多优点。结合热电子学的优势,可以设计出能够实现温差电转化的自旋热电器件,由于自旋热电器件内部自旋电流远大于电荷电流,因此可以极大地降低传统电路内部电荷流产生的焦耳热,极大地提高工作性能、降低热功耗。特别是对于大规模集成电路的技术发展而言,自旋热电器件具有极其重要的研究价值,受到了越来越多科研工作者的关注。因此,自旋流的调制是设计自旋热电器件的中心任务。基于第一性原理计算,本文采用在锯齿形石墨烯纳米带边缘替位掺杂多对硼氮(BN)对的方法来诱导出现热自旋输运,具体的工作可以分为以下两个方面:(1)在锯齿形石墨烯纳米带的同一边缘共掺杂BN-NB对的设计方案。计算结果表明:在透射谱中费米能级附近的能量区间内,两种不同自旋通道的曲线呈现出“X”的交叉,因此器件两电极被施加温度梯度后,两种不同自旋的电子将往相反方向输运,于是出现了自旋流。体现在自旋塞贝克系数函数中,费米能级处的两种不同自旋总是大小相等,符号相反。并且通过轻微调节体系的化学势,可以获得纯自旋电流,实现了完美的自旋塞贝克效应。(2)在锯齿形石墨烯纳米带的两边缘分别掺杂一对BN对的设计方案,并逐渐将两杂质对往中间移动。计算结果表明:当且仅当两BN对掺杂在纳米带的最边缘位置时,在透射谱费米能级附近才会存在“X”形状的输运交叉,代表获得了稳定的自旋流。进一步提高BN对数目成为BN链,“X”形状的输运交叉依然存在,并且自旋塞贝克功率进一步提高。在温度梯度驱动下,通过微调化学势,获得了稳定的纯自旋电流。
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