本文選題：鋸齒型硅烯納米帶 + 吸附�。� 參考：《蘇州大學》2015年碩士論文

【摘要】：本文運用非平衡格林函數(shù)結(jié)合密度泛函理論的第一性原理方法研究了吸附Ti原子的鋸齒型硅烯納米帶(Zigzag Silicene Nanoribbons,ZSi NRs)的電、磁和熱電性質(zhì)。我們主要考慮了幾個典型的Ti原子吸附位置,包括硅烯納米帶內(nèi)部原子六元環(huán)中心位置(H)、納米帶上邊界處(E)和納米帶下邊界處(E')。利用Atomistix Tool Kits(ATK)軟件我們首先將所有結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,然后以完美納米帶作為電極建立兩極輸運系統(tǒng),并在此基礎上計算了系統(tǒng)的電導、磁阻以及熱電系數(shù)等。我們假設電極納米帶處于鐵磁(FM)態(tài)。這可以通過施加外磁場獲得。這時兩電極的磁化方向可以為相互平行(parallel,P)或者相互反平行(antiparallel,AP),對應于我們考慮兩種電極磁化構(gòu)型:鐵磁極化平行(FM-P)和鐵磁極化反平行(FM-AP)。在論文中,我們首先簡單綜述了硅烯的發(fā)現(xiàn)背景、制備方法以及其獨特的電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì),之后介紹了ATK軟件中使用的密度泛函理論和量子輸運的格林函數(shù)方法,最后論述了研究生期間完成的如下主要工作:研究了零偏壓下吸附Ti原子后的鋸齒型硅烯納米帶的結(jié)構(gòu)、磁矩、結(jié)合能、自旋輸運和熱電性質(zhì)。在FM態(tài)下,吸附在E位的Ti原子離中心平面的距離小于吸附在H位的Ti原子離中心平面的距離,并且吸附在E位的Ti原子的磁矩和結(jié)合能比吸附在H位的Ti原子的要小。當Ti原子吸附在4-ZSi NRs(寬度為4的ZSi NRs)和5-ZSi NRs(寬度為5的ZSi NRs)的相同位置時,4-ZSi NRs的原子吸附結(jié)合能要高于5-ZSi NRs的吸附結(jié)合能。此外,當Ti原子吸附在4-ZSi NRs的H位置時,系統(tǒng)在FM-P構(gòu)型下具有較高的電導和自旋極化率。并且完美的和EE'位吸附的4-ZSi NRs均出現(xiàn)了巨磁阻現(xiàn)象。特別有趣的是當原子吸附在H和HE位置時,系統(tǒng)在高溫下均具有較高的自旋熱電系數(shù)。緊接著我們研究了完美的和吸附Ti原子后的ZSi NRs的非線性自旋輸運性質(zhì)。計算發(fā)現(xiàn),Ti原子吸附在4-ZSi NRs的EHE'位(即線吸附)時,系統(tǒng)在FM-P構(gòu)型下具有自旋負微分電阻效應。在FM-AP構(gòu)型下,原子吸附對4-ZSi NRs系統(tǒng)自旋下的電流具有抑制作用,對自旋上的電流具有增強效果。其中,當原子吸附在HE位置時,系統(tǒng)出現(xiàn)了自旋負微分電阻現(xiàn)象。完美的5-ZSi NRs的I-V特性曲線在很大偏壓范圍內(nèi),自旋上和自旋下電流均呈現(xiàn)金屬性。而當吸附Ti原子后,系統(tǒng)的電流受到抑制,此時的I-V特性曲線出現(xiàn)了一定程度的自旋極化率。
[Abstract]:In this paper, the electrical, magnetic and thermoelectric properties of zigzag Silicene Nanoribbonsm ZSI NRs) adsorbed on Ti atoms have been studied by using the first principle method of nonequilibrium Green's function and density functional theory. We mainly consider several typical sites of Ti adsorption, including the central position of Si-Si nanobelts at the center of the six-member ring, the boundary of the nanobelts (E) and the lower boundary of the nanobelts. Using the Atomistix Tool Kitsn ATK software, we first optimize all the structures, and then use the perfect nanobelts as the electrode to establish the two-pole transport system, and then calculate the conductance, magnetoresistive and thermoelectric coefficient of the system. We assume that the electrode nanobelts are in ferromagnetic FM) state. This can be achieved by applying an external magnetic field. In this case, the magnetization direction of the two electrodes can be parallel to each other parallel or antiparallel to each other, which corresponds to the consideration of two electrode magnetization configurations: ferromagnetic polarization parallelism (FM-P) and ferromagnetic polarization antiparallel (FM-APN), which correspond to the consideration of two electrode magnetization configurations: ferromagnetic polarization parallelism (FM-P) and ferromagnetic polarization antiparallelism (FM-APN). In this paper, we first briefly review the background, preparation methods, electronic structure and physical properties of silicene, and then introduce the density functional theory and the Green function method of quantum transport, which are used in ATK software. At last, the main work done in graduate school is described as follows: the structure, magnetic moment, binding energy, spin transport and thermoelectric properties of zigzag silicene nanobelts adsorbed on Ti atom at zero bias voltage are studied. In FM state, the distance from the center plane of the Ti atom adsorbed at the E site is smaller than that of the Ti atom adsorbed at the H position, and the magnetic moment and binding energy of the Ti atom adsorbed at the E site are smaller than that of the Ti atom adsorbed at the H position. When Ti atoms are adsorbed at the same sites as 4-ZSi NRs (ZSi NRs with width 4) and 5-ZSi NRs (ZSi NRs with width 5), the adsorption binding energy of 4-ZSi NRs is higher than that of 5-ZSi NRs. In addition, when Ti atom is adsorbed at H position of 4-ZSi NRs, the system has higher conductivity and spin polarizability under FM-P configuration. And the 4-ZSi NRs of perfect and EE'site adsorption all appeared giant magnetoresistive phenomenon. It is particularly interesting that the system has high spin thermoelectric coefficients at high temperatures when the atoms are adsorbed at H and HE sites. Then we study the nonlinear spin transport properties of perfect and adsorbed Ti ZSi NRs. It is found that the system exhibits a spin negative differential resistance effect in the FM-P configuration when the Ti atom is adsorbed at the ehe 'site (linear adsorption) of the 4-ZSi NRs. In the FM-AP configuration, atomic adsorption can inhibit the spin current in the 4-ZSi NRs system and enhance the spin current. When the atom is adsorbed at the HE position, the spin negative differential resistance appears in the system. The I-V characteristic curves of the perfect 5-ZSi NRs show gold properties in a wide range of bias voltage, both the spin up current and the spin down current. When Ti atom is adsorbed, the current of the system is suppressed, and the I-V characteristic curve appears a certain degree of spin polarizability.
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1

【共引文獻】

相關期刊論文 前10條

1 盧其亮;;量子力學一維方勢阱、Landau能級、表象和表象變換的教學與實例[J];長春理工大學學報;2011年02期

2 劉國松;劉思源;;不對稱周期勢中的一維粒子狀態(tài)研究[J];長春師范學院學報(自然科學版);2010年06期

3 王海東;萬巍;;金屬摻雜銳鈦礦相TiO_2的第一性原理計算[J];材料導報;2011年14期

4 陳琦麗;唐超群;;過渡金屬摻雜金紅石相TiO_2能帶結(jié)構(gòu)的第一性原理計算[J];材料科學與工程學報;2006年04期

5 宋橋臺;楊蘋;王錦標;魯雄;黃楠;;磷摻雜金紅石TiO_2電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[J];材料科學與工程學報;2008年03期

6 陳少平;張楠;薛鵬飛;孟慶森;;鈦基梯度功能材料電場激活原位合成[J];材料科學與工程學報;2010年03期

7 尤鳳翔,龔善初,陳文濤;固體能帶計算方法探討[J];丹東紡專學報;2004年02期

8 劉富義;量子阱中二維電子氣的性質(zhì)[J];大學物理;2003年07期

9 張立,謝洪鯨;施加電場的半拋物量子阱中束縛態(tài)的能級結(jié)構(gòu)[J];大學物理;2004年04期

10 巫翔,秦善,吳自玉;從頭計算在礦物壓致相變研究中的應用[J];地質(zhì)科技情報;2005年03期

相關博士學位論文 前10條

1 魏洪源;原子分子在δ-Pu上的吸附、離解與擴散過程研究[D];中國工程物理研究院;2010年

2 于曉慧;金屬摻雜TiO_2和ZnO的第一性原理研究[D];江蘇大學;2010年

3 譚紅琳;金屬離子摻雜的ZnO第一性原理計算及透明導電薄膜制備研究[D];昆明理工大學;2009年

4 陳敬超;反應合成銀氧化錫復合材料的合成機制與性能研究[D];昆明理工大學;2009年

5 周曉龍;反應合成AgCuO復合材料的組織均勻化及界面結(jié)構(gòu)研究[D];昆明理工大學;2009年

6 王立惠;ZnO表界面及其相關特性的第一性原理研究[D];昆明理工大學;2009年

7 俞琳;非磁性離子摻雜寬帶隙半導體磁性的第一性原理研究[D];山東大學;2010年

8 歐利輝;密度泛函理論計算在電催化反應以及電催化劑設計中的應用[D];武漢大學;2010年

9 伊長虹;生物大分子的量子和經(jīng)典的理論計算研究[D];山東師范大學;2011年

10 藺麗麗;分子器件彈性和非彈性電子輸運性質(zhì)的理論研究[D];山東師范大學;2011年

相關碩士學位論文 前10條

1 李沖;超導材料性質(zhì)和半導體表面重構(gòu)及表面合金性質(zhì)[D];鄭州大學;2010年

2 崔向前;輕金屬LiAlH_4，LiBH_4儲放氫第一性原理研究[D];鄭州大學;2010年

3 肖柳;第一原理研究六方氮化硼不同結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[D];中國海洋大學;2010年

4 陳平;稀土鎂合金β'和β"以及6HLPS相的第一性原理研究[D];湘潭大學;2010年

5 劉芬;鐵電存儲器用鈦酸鉍材料的第一性原理計算及電導機制分析[D];湘潭大學;2010年

6 楊春娣;鋁基金屬間化合物電子結(jié)構(gòu)和力學性質(zhì)的第一性原理研究[D];湘潭大學;2010年

7 劉柏年;四方相BaTiO_3缺陷性質(zhì)的第一性原理研究[D];湘潭大學;2010年

8 李冬林;Al-Mg-TM合金的熱性質(zhì)及Mg_(97)Zn_1Y_2中24R型長周期相的微結(jié)構(gòu)[D];湘潭大學;2010年

9 聶正新;鋰離子電池正極材料LiMPO_4（M=Mn，，F(xiàn)e）的第一性原理研究[D];江西師范大學;2010年

10 王壽山;蛋白激酶與其抑制劑分子結(jié)合的作用機理研究[D];山東師范大學;2010年

本文編號：1784688