有机铁磁界面自旋极化接触构型效应

基于第一性原理,研究了三种不同的接触构型垂直吸附在镍表面的苯双硫分子的界面自旋极化.结果表明界面自旋极化强烈依赖于接触构型,接触构型的变化可使自旋极化由正值变为负值.通过分析投影态密度,发现界面处镍原子的3d轨道与硫原子的sp³杂化轨道发生了轨道杂化.模拟机械可控断裂结实验中的界面吸附构型,根据计算的界面自旋极化,利用Julliere模型得到磁电阻约为27%,与实验测量结果较为符合.     

Dynamical study on charge injection and transport in a metal/polythiophene/metal structure

The dynamical process of charge injection from metal electrode to a nondegenerate polymer in a metal/polythiophene （PT）/metal structure has been investigated by using a nonadiabatic dynamic approach. It is found that the injected charges form wave packets due to the strong electron-lattice interaction in PT. We demonstrate that the dynamical formation of the wave packet sensitively depends on the strength of applied voltage, the electric field, and the contact between PT and electrode. At a strength of the electric field more than 3.0 × 10^4 V/cm, the carriers can be ejected from the PT into the right electrode. At an electric field more than 3.0 × 10^5 V/cm, the wave packet cannot form while it moves rapidly to the right PT/metal interface. It is shown that the ejected quantity of charge is noninteger.     

单电荷带电态对分子线输运特性的影响

利用Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型及平衡格林函数方法研究了一维分子线基态与带电态下的电子输运特性.研究发现,分子线基态对应较高的阻态,而带电态对应较低的阻态.分子线在带电态(低阻态)与基态(高阻态)之间转换,可使体系具有导电开关的功能,这与近来实验上观察到的一些现象相符.进一步讨论了链长对分子线输运特性的影响.     

Gd掺杂ZnO纳米线磁耦合性质的第一性原理研究

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了钆(Gd)掺杂氧化锌(ZnO)纳米线的磁耦合特性. 讨论了两个Gd原子替换ZnO纳米线中不同位置Zn原子的各种可能情况. 计算发现, ZnO中掺杂的Gd原子处于相邻的位置时它们之间的相互作用是铁磁性的, 并且体系的铁磁性可以通过注入合适数目的电子来得到加强. 同时发现Gd掺杂ZnO纳米线后s-f耦合作用变得显著, 使得体系的铁磁性变得更加稳定, 这也是Gd掺杂ZnO纳米线呈现铁磁性的原因. 这些结果为实验上发现的Gd掺杂ZnO纳米线呈铁磁性提供了理论依据.     

扰动对有机磁体器件自旋极化输运特性的影响

基于紧束缚模型和格林函数方法,研究了有机磁体晶格扰动和侧基自旋取向扰动对金属/有机磁体/金属三明治结构有机自旋器件自旋极化输运特性的影响.计算结果表明:晶格扰动的存在降低了器件的起始偏压,减小了导通电流,并使得电流-电压曲线的量子台阶效应不再显著,扰动不太强时电流仍呈现较高的自旋极化率;而侧基自旋取向扰动减小了体系的自旋劈裂,增加了器件的起始偏压,低偏压下随着扰动的增强器件电流及其自旋极化率明显降低.进一步模拟了温度对器件自旋极化输运的影响. 关键词： 有机自旋电子学 有机磁体 自旋极化输运 自旋过滤     

溶液酸碱性对低聚苯亚乙炔基分子结电输运性质的影响

结合密度泛函理论和非平衡格林函数方法计算了溶液酸碱性对低聚苯亚乙炔基分子结电输运性质的影响,此低聚苯亚乙炔基分子中两个不同位置的H原子被氨基和羧基取代.通过质子化和去质子化模拟酸性溶液和碱性溶液对分子结构的影响.计算结果表明:中性环境下分子器件具有良好的导电性和微弱的整流效应;碱性溶液中羧基去质子化后,分子器件电流值增长近一倍,但整流效应变化不明显;酸性溶液中氨基质子化后,分子器件正向偏压导电性能略微降低,但整流方向发生明显反转,且与中性环境下的情况相比,整流比提高了近三倍.提出了一种利用化学手段控制分子结导电能力和整流性能的方法.     

通过边缘修饰在非磁性石墨烯基单分子结中引入自旋的理论研究

在分子自旋电子学中,向非磁性的分子器件中注入自旋引起了广泛关注.在此提出一个新颖的策略,将磁性引入到与两个扶手椅形石墨烯纳米带电极耦合的单个苯分子器件中,即将这两个扶手椅形石墨烯纳米带电极的末端切割成锯齿形边缘的三角形石墨烯.利用第一性原理方法研究了分子结的自旋相关输运性质.结果表明,由于锯齿形边缘的三角形石墨烯向扶手椅形石墨烯纳米带电极和苯分子的自旋转移,导致锯齿形边缘三角形石墨烯的本征磁性减弱.有趣的是,虽然锯齿形边缘三角形石墨烯的本征磁性衰减了,但仍对分子结的自旋输运有显著的贡献.输运计算表明,在自旋平行构型下,可以获得较大的电流自旋极化率.然而,在自旋反平行构型下,电流的自旋极化率发生了反转.器件隧穿磁电阻的正负可以通过偏压来调控.这项工作提出了一个在新型分子自旋电子器件中设计和应用石墨烯纳米带的有趣方法.     

The effect of dimerization on the magnetoresistance in organic spin valves

The effect of lattice dimerization on the magnetoresistance (MR) in organic spin valves is investigated based on the Su-Schrieffer-Heeger (SSH) model and the Green's function method. By comparing with the results for a uniform chain, we find that the dimerization of the molecular chain modifies the monotonic dependence of the MR on the bias to an oscillatory one. A sign inversion of the MR is observed when the amplitude of the dimerization is adjusted. The results also show that at a low bias, the MR through a dimerized chain decreases with the increasing bias as well as the increasing chain length, which is consistent with the experimental reports. A further understanding can be achieved by analyzing the electronic states and the spin-dependent transmission spectrum with the parallel and antiparallel magnetization orientations of the two ferromagnetic electrodes.     

肖特基势垒对铁磁/有机半导体结构自旋注入性质的影响

理论研究了铁磁/有机半导体肖特基接触时的电流自旋极化注入,并讨论了电流自旋极化率随界面处肖特基势垒高度、有机半导体层中特殊载流子及其迁移率、界面附近掺杂浓度的变化关系.通过计算发现,寻找在势垒区中载流子迁移率比较大的有机半导体材料对实现有效的自旋注入是必要的;同时还发现,由于铁磁/有机半导体接触而形成的肖特基势垒不利于自旋注入.因此要想实现有效的自旋注入,界面附近必须采用重掺杂来有效减少势垒区的宽度,且势垒的高度要限制在一定的范围内.