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低维有机多铁材料的磁电耦合机理及自旋输运特性研究

批准号:
11274130
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
姚凯伦
依托单位:
学科分类:
磁学及自旋电子学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
张月胜、朱琳、王淑玲、倪昀、葛绪进、朱思聪、但旭、吴伟、涂海丹

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
多铁性材料是一种具有多种铁性(如铁电性、铁磁性和铁弹性)的新型功能材料,由于铁电、铁磁两种有序之间的耦合作用(磁电效应)使其在诸如传感器、俘能器和存储器等新型多功能器件上有巨大的应用前景,引起人们的广泛关注。本项目基于实验上合成的有机多铁材料,抽象出量子理论模型,采用量子统计的格林函数理论方法对其磁性、铁电性、量子相变、热力学性质进行研究,分析磁电耦合作用的微观机理,探讨其电场调控磁化强度,以及磁场调控电极化强度的调控手段。并且利用有机多铁材料设计分子元器件,采用非平衡态格林函数与密度泛函理论相结合的方法对器件的电子和自旋输运性质、界面和表面效应等进行研究,为有机多铁分子元器件的设计和组装提供理论指导,促进有机自旋电子学的发展。
英文摘要
Multiferroics are new functional materials that exhibit more than one primary ferroic orders simultaneously, such as ferroelectricity, ferromagnetism, and ferroelasticity. The coupling between ferroelectricity and ferromagnetism, termed the magnetoelectric effect, has attracted great attentions in recent years, due to its huge potentional application in novel devices, such as sensors, harvesters, memeories, and so on. Based on the organic multiferroics synthesized experimentally, we propose theoretical quantum models to investigate their magnetic properties, ferroelectric properties, quantum phase transitions, and thermodynamic properties, by means of Green's function theory. Meanwhile, the microscopic mechanism of megnetoelectric coupling, as well as the effect of electronic field(magnetic field) on magnetization(polarization) will be investigated. In addition, we will design molecular devices by using organic multiferroics. With the combination of non-equilibrium Green's function approach and density functional theory, it is necessary to consider the electron and spin transport properties, the surface effect, and interface effect, which will provide theoretical guide for the design and assembly of organic molecular devices, and promote the development of organic spintronics.
我们对有机物多铁材料的磁性和电性进行了研究,尤其是其中含有DM作用的多铁模型,发现了其磁化平台,电极化强度以及相变温度等性质表现出对均匀的DM相互作用和交错DM相互作用的一系列不同响应。并利用非平衡态的格林函数(NEGF)结合密度泛函(DFT)理论,研究了一系列一维有机金属分子线及团簇的负微分电阻(NDR)等效应;多铁材料异质结的磁电效应产生原因和铁电性出现的临界厚度等等。此外我们还以2D铁电材料为基础,设计了一系列新的异质结构:2D超高开关率的铁电场效应晶体管;狄拉克费米子可在电子空穴间切换的拓扑晶体管;拥有超高电阻的铁电结;可以通过电场调控自旋的多铁结。这些体系结合了纳米电子学半导体的超高迁移率还有非易失性存储的高速读写能力,可以为以后研究和制作新型分子器件提供指导和借鉴。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The integrated spintronic functionalities of an individual high-spin state spin-crossover molecule between graphene nanoribbon electrodes
石墨烯纳米带电极之间单个高自旋态自旋交叉分子的集成自旋电子功能
DOI: 10.1088/0957-4484/26/31/315201
发表时间: 2015-07
期刊: Nanotechnology
影响因子: 3.5
作者: [Fu, H. H., Wu, M. H., Lu, J. T., Yao, K. L.]
通讯作者: Yao, K. L.
First-principles investigation of the structural and electronic properties of bulk full-Heusler alloy Mn2CoSn and its (001) surface
大块全霍斯勒合金Mn2CoSn及其(001)表面结构和电子性能的第一性原理研究
DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.02.181
发表时间: 2013-07
期刊: Journal of Alloys and Compounds
影响因子: 6.2
作者: [Al-zyadi, Jabbar M. Khalaf, Gao, G. Y., Yao, Kai-Lun]
通讯作者: Yao, Kai-Lun
DOI: 10.1016/j.jmmm.2012.10.027
发表时间: 2013-03
期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials
影响因子: 2.7
作者: [J. M. K. Al-zyadi;G. Gao;K. Yao]
通讯作者: J. M. K. Al-zyadi;G. Gao;K. Yao
Spin transport properties of partially edge-hydrogenated MoS2 nanoribbon heterostructure
部分边缘氢化MoS2纳米带异质结构的自旋输运特性
DOI: 10.1063/1.4882195
发表时间: 2014-06
期刊: Journal of Applied Physics
影响因子: 3.2
作者: [Zu, Fengxia, Wang, Shuling, Guo, Bin, Tian, Yong]
通讯作者: Tian, Yong
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    有机-金属配合物的自旋输运性质研究
    • 批准号:
      11074081
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      39.0万元
    • 批准年份:
      2010
    • 负责人:
      姚凯伦
    • 依托单位:
    梯子和菱形结构的有机磁的机理及界面性质研究
    • 批准号:
      10774051
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      33.0万元
    • 批准年份:
      2007
    • 负责人:
      姚凯伦
    • 依托单位:
    分子磁性材料的磁性机理及其相变性质的研究
    • 批准号:
      10574048
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      27.0万元
    • 批准年份:
      2005
    • 负责人:
      姚凯伦
    • 依托单位:
    有机高分子的磁性及其电子结构研究
    • 批准号:
      10174023
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      22.0万元
    • 批准年份:
      2001
    • 负责人:
      姚凯伦
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金