有机过渡金属分子结自旋热电效应的理论研究
结题报告
批准号:
61404012
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
杨希峰
依托单位:
学科分类:
F0405.半导体器件物理
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
洪学鹍、李英、何春霞
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中文摘要
得益于实验技术的发展,自旋相关的热电效应已成为目前自旋电子学的研究热点之一。它提供了一种新的可以产生纯自旋流的方法,有望解决目前微型电子器件的过热问题。实验上,有机分子与过渡金属原子可以被合成有机金属物,过渡金属原子上剩余的未配对电子之间可以发生相互作用而形成新的分子磁体。有机金属物和金属电极可以耦合组成三明治结构的分子结,其电压引起的自旋输运特性近年来得到了广泛的研究,但是对其自旋相关的热电效应研究还比较匮乏。本项目拟采用第一性原理的方法从原子的层面上研究多层有机过渡分子化合物和铁磁电极之间的界面态,掺杂以及过渡金属原子中自旋轨道耦合效应对自旋热电效应的影响。弄清温度场下自旋在有机过渡金属分子结中的转移机制,掺杂以及自旋轨道耦合引起的自旋态的劈裂对温差引起的自旋传输特性的影响。寻找新的操控电子自旋自由度和提高自旋热电效应的方法,最终为设计纯自旋流的热电装置提供理论支持。
英文摘要
Thanks to the development of experimental techniques, the study of the spin-dependent thermoelectric effects have been one of the research hotspots in spintronics. It offers a new method to produce the pure spin current and a promising attempt to solve the heat generation in microelectronic devices. Experimentally, organic molecules and transition metals can be synthesized to organometallic compounds. The interaction between the rest unpaired electrons in transition metals may generate the new molecular magnet. The organometallic compounds and metal electrodes can be coupled to the molecular junction with the sandwich structure, and the bias-voltage-induced spin transport properties have been widely studied, while the studies of the spin-dependent thermoelectric effects are scarce. This project will study the effects of the interface between multilayer organic transition-metal compounds and metal electrodes, doping and the spin-orbit coupling on the spin-dependent thermoelectric effects. Clarifying the transfer mechanism of the spin in organic transition-metal molecular junctions under a temperature field, the effects of the doping and spin-orbit coupling induced spin split of the quantum state on spin transport properties induced by the temperature difference. Our study will find the new avenue to control the spin degree of freedom and improve the spin thermoelectric effects, and provide the theory support for the design of pure-spin-current thermoelectric devices.
自旋电子学,也称磁电子学。它指的是固体器件中电子在传输过程中不仅携带了电荷,同时还携带了自旋和磁矩。 对于这门新兴的学科和技术,如何操控固态器件的自旋传输是该领域中被重点关注的课题之一。最近,自旋探测技术的进步,使得利用温度场去控制自旋成为可能。该领域可归属于自旋卡诺电子学。本课题利用非平衡态格林函数结合密度泛函理论主要针对一维量子结构器件的自旋热电效应展开深入研究。重点研究了以下内容:(1)通过对石墨烯或硅烯纳米带一维量子器件散射区域进行表面原子吸附或边界区域掺杂后,可在费米面处引入局域态。通过控制它与周边扩展态的量子干涉,从而引起态密度的突变,以导致自旋热电效应的增强。(2)对于石墨烯纳米片分子热电器件,其费米面处量子态引起的隧穿峰的形状和位置可通过外加电场控制。从而可增强其自旋热电效应。(3)通过对碳氮纳米带器件的边界修饰,获得了自旋半导体性质或半金属性质,最终设计出了多功能的自旋电子器件。以上研究对研发高性能的自旋热电器件和多功能自旋量子器件具有很好的参考价值。
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Half-metallic properties, single-spin negative differential resistance, and large single-spin Seebeck effects induced by chemical doping in zigzag-edged graphene nanoribbons
锯齿形边缘石墨烯纳米带中化学掺杂引起的半金属特性、单自旋负微分电阻和大单自旋塞贝克效应
DOI:10.1063/1.4904295
发表时间:2015
期刊:Journal of Chemical Physics
影响因子:4.4
作者:Yang Xi-Feng;Zhou Wen-Qian;Hong Xue-Kun;Liu Yu-Shen;Wang Xue-Feng;Feng Jin-Fu
通讯作者:Feng Jin-Fu
DOI:10.1063/1.4896630
发表时间:2014-09
期刊:Journal of Applied Physics
影响因子:3.2
作者:Xifeng Yang;Y. S. Liu;Jinfu Feng;Xinxin Wang;Chang-wen Zhang;F. Chi
通讯作者:Xifeng Yang;Y. S. Liu;Jinfu Feng;Xinxin Wang;Chang-wen Zhang;F. Chi
DOI:10.1039/c4ra07791a
发表时间:2014-10
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Xifeng Yang;X. Zhang;X. Hong;Y. S. Liu;J. F. Feng;Xiangguo Wang;Chang-wen Zhang
通讯作者:Xifeng Yang;X. Zhang;X. Hong;Y. S. Liu;J. F. Feng;Xiangguo Wang;Chang-wen Zhang
Gate-enhanced thermoelectric effects in all-carbon quantum devices
全碳量子器件中的栅极增强热电效应
DOI:10.1016/j.carbon.2016.08.014
发表时间:2016-11
期刊:Carbon
影响因子:10.9
作者:Liu Y. S.;Shao X. Y.;Shao T.;Zhang J. Y.;Kuang Y. W.;Zhang D. B.;Shao Z. G.;Yu H. L.;Hong X. K.;Feng J. F.;Yang X. F.;Chen X. S.;Wang X. F.
通讯作者:Wang X. F.
DOI:--
发表时间:2015
期刊:Phys.Chem.Chem.Phys.,
影响因子:--
作者:杨希峰;王海露;陈盈霜;况亚伟;洪学鹍;刘玉申;冯金福;王雪峰
通讯作者:王雪峰
氧化物基质中占据非传统格位Eu3+/2+的掺杂机制和发光性能研究
  • 批准号:
    62375028
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    49.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    杨希峰
  • 依托单位:
量子干涉增强的石墨烯/金属配合物分子复合结构的自旋卡诺效应研究
  • 批准号:
    62074019
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    杨希峰
  • 依托单位:
半导体量子点、量子阱体系对太阳能电池光电特性的调制
  • 批准号:
    11347021
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    杨希峰
  • 依托单位:
半导体量子点光吸收器件的理论研究
  • 批准号:
    11147162
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    5.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    杨希峰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金