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合肥研究院等在自旋极化输运研究中取得进展

时间:2018-01-06 来源:安徽热线
  近日,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员郑小宏小组与加拿大麦吉尔大学、山西大学等国内外单元合作,在基于二维垂直异质结得到完全自旋极化电流的研究中取得新的但愿。
  如何得到完全自旋极化输运是自旋电子学的重要研究课题。二维原料中的自旋极化输运,最早在具有锯齿形边沿的石墨烯纳米带中经由施加横向电场获得,之后又相继提出了多种手段,如边沿润饰、B-N共掺杂等。这些研究技术或许分为使用电场调控和基于化学润色两类,但这两类在石墨烯纳米带中实现完全自旋极化输运的方案,存在试验室无法到达高要求电场、不及准确节制掺杂或吸附位置等题目,或大概因铁磁和反铁磁态的能量差消散而不行观测。探求新途径在石墨烯材料中实现完全自旋极化输运的研究仍具有重要意义。
  郑小宏小组等研究人员提出了使用h-BN/graphene/h-BN二维垂直异质构造获得完全自旋极化输运。h-BN/graphene/h-BN经由AA聚积形成三明治式的垂直异质构造,中央层的锯齿形graphene纳米带具有局域的边沿态且漫衍在两套不同的子晶格上,单独的锯齿形graphene纳米带是自旋简并的,加上两层BN后形成的h-BN/graphene/h-BN二维垂直异质结构孕育了自旋劈裂。研究发现,BN层产生的stagger势感化在graphene两套差别的子晶格上,使得具有不同自旋的边沿态能量沿着相反偏向移动,是以自旋简并被打破。其中,自旋向上的带隙小于自旋向下的带隙。然后利用线偏振光照射器件的中央区,选择契合的光子能量使得只有一种自旋的电子从价带跃迁到导带。末尾在较小的偏压下(低于自旋向上的带隙),导带上被引发的电子向个中一个电极度举动,形成光电流。运用这种方案获得的完全自旋极化输运不依赖于层间距的变幻(压缩或拉伸)或者层与层之间的相对位置,且较好地避免了其余要领的缺陷。该研究不但为石墨烯在自旋电子学中的应用供应了新的方案,还为拓展二维质料的应用领域和应用格局供应了新的思路。

  相干研究成效公布在Nanoscale上。该研究得到了国家自然科学基金委、中科院超级争论中间合肥分中央等的帮助。

  论文链接 

图1. (a) h-BN/graphene/h-BN垂直异质布局;(b) h-BN/graphene/h-BN垂直异质结构能带图

图2.(a) BN纳米带作用在中间graphene层的有用势;(b) 偏压下,光电流随光子能量幻化

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