以石墨烯為代表的二維材料因其高遷移率、高電導(dǎo)率等優(yōu)異性質(zhì)而備受人們關(guān)注。二維材料可薄至原子級(jí),是高集成、高性能和低能耗的下一代電子器件的理想材料,有望替代硅基半導(dǎo)體材料。自旋電子學(xué)以實(shí)現(xiàn)高效、快速和低能耗地產(chǎn)生、操作和探測(cè)自旋為目標(biāo)。伴隨著外爾半金屬,過(guò)渡金屬硫化物(TMDC)等一系列新型二維材料的相繼發(fā)現(xiàn),許多新奇的物理性質(zhì)也被陸續(xù)報(bào)道,范德華異質(zhì)結(jié)這一嶄新的物理模型也進(jìn)入人們的視野。它同時(shí)兼具各種材料的優(yōu)點(diǎn),通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)制手段,可以實(shí)現(xiàn)高效地調(diào)控電荷-自旋的轉(zhuǎn)換,以及自旋的操作和輸運(yùn)。本文以WTe2/石墨烯、Co/TiO2/石墨烯等異質(zhì)結(jié)作為研究對(duì)象,探索其界面處高效的電荷-自旋轉(zhuǎn)換效應(yīng)和新奇的自旋相關(guān)現(xiàn)象,為新一代自旋相關(guān)電子器件的設(shè)計(jì)提供新思路。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)研究了由全二維材料構(gòu)成的WTe2/石墨烯范德華異質(zhì)結(jié)中自旋霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生和調(diào)制。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),WTe2有著可比擬傳統(tǒng)重金屬的自旋霍爾角(即電荷-自旋轉(zhuǎn)換效率)。同時(shí),得益于石墨烯這一性能極佳的自旋載體通道,自旋霍爾信號(hào)比傳統(tǒng)全金屬結(jié)構(gòu)高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)施加背柵,實(shí)現(xiàn)了 600%的自旋霍爾信號(hào)的調(diào)制。分析表明,該調(diào)制源...

【文章頁(yè)數(shù)】：111 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１自旋相關(guān)的態(tài)密度示意圖

屬性之一，具有自旋向上（ｓｐｉｎ?ｕｐ，Ｔ）和自旋向下（ｓｐｉｎ?ｄｏｗｎ，??丄）兩種狀態(tài)，通常我們將自旋向上定義為主自旋（ｍａｊｏｒｉｔｙ?ｓｐｉｎ），自旋向下??為次自旋（ｍｉｎｏｒｉｔｙ?ｓｐｉｎ）。在非磁性材料（ｎｏｎｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔ，ＮＭ）中，兩種自??旋的態(tài)密....

圖２－２?ＧＭＲ的Ｍｏｔｔ二流體模型切

?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???超晶格中發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻（Ｇｉａｎｔ?ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，?ＧＭＲ）效應(yīng)。在后續(xù)研??宄中，人們發(fā)現(xiàn)該效應(yīng)完全可以用Ｍｏｔｔ二流體模型來(lái)解釋：當(dāng)電子通過(guò)“鐵??磁／非磁／鐵磁”三明治結(jié)構(gòu)時(shí)，如果兩個(gè)鐵磁層的磁化方向是反平行向排列的，?....

圖２－３?ＴＭＲ的物理模型Ａ⑻兩個(gè)鐵磁層的磁化方向平行時(shí)呈低電阻態(tài)；（ｂ）兩鐵??磁層的磁化方向相反時(shí)呈高電阻態(tài)

?范德華異質(zhì)結(jié)中的電荷－自旋轉(zhuǎn)換及界面處的新奇自旋效應(yīng)研究???（ａ）?（ｂ）???ｉｌ???ｉｌ?ｊ??Ｆ＼?４￣■?ａ?Ｆ２｜?｜Ｆ１?本￣■?Ｉ?Ｆ２??Ｈ?ｉ?Ｂ?Ｉ?Ｈ?Ｈ?ｉ?■?ｉ?－??Ｎ，（Ｅ）?Ｎｆ（Ｅ）?／Ｖ＊（Ｅ）?Ｎｔ（Ｅ）?Ｎ，（Ｅ）?Ｗｔ（Ｅ）?Ｎ｜....

圖２－４?Ｄａｔｔａ和Ｄａｓ提出的自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管示意圖［６］

?范德華異質(zhì)結(jié)中的電荷－自旋轉(zhuǎn)換及界面處的新奇自旋效應(yīng)研究???（ａ）?（ｂ）???ｉｌ???ｉｌ?ｊ??Ｆ＼?４￣■?ａ?Ｆ２｜?｜Ｆ１?本￣■?Ｉ?Ｆ２??Ｈ?ｉ?Ｂ?Ｉ?Ｈ?Ｈ?ｉ?■?ｉ?－??Ｎ，（Ｅ）?Ｎｆ（Ｅ）?／Ｖ＊（Ｅ）?Ｎｔ（Ｅ）?Ｎ，（Ｅ）?Ｗｔ（Ｅ）?Ｎ｜....

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