隨著信息技術(shù)的跨越式發(fā)展,集成電路制造技術(shù)的不斷改進(jìn),傳統(tǒng)的硅基電子器件成為了后摩爾時(shí)期集成電路發(fā)展的重大障礙,研究和開(kāi)發(fā)基于新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝的器件已迫在眉睫。自旋電子學(xué)是一門(mén)近幾年結(jié)合微電子學(xué)、磁學(xué)和材料科學(xué)提出的具有革命性的交叉學(xué)科,其旨在利用電子的自旋屬性來(lái)實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)、傳遞和處理等功能,近年來(lái)已逐漸成為最活躍的科學(xué)前沿。自旋電子器件具有集成度高、運(yùn)行速度快,低能耗等傳統(tǒng)半導(dǎo)體電子器件無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。除了要求能同時(shí)操控電子的自旋和電荷屬性外,自旋電子器件還要求材料具有較高的電子極化率和較長(zhǎng)的電子自旋弛豫時(shí)間。由碳原子以雜化軌道組成六角蜂窩狀晶格的二維平面薄膜材料-石墨烯,不僅擁有超高的電子遷移率、極高的機(jī)械強(qiáng)度以及克萊因隧穿、量子霍爾效應(yīng)等奇異的物理與化學(xué)特性,其電子還可表現(xiàn)出相對(duì)較弱的自旋-軌道耦合效應(yīng),其較長(zhǎng)的自旋弛豫時(shí)間和室溫自旋擴(kuò)散長(zhǎng)度,使得其在新興的自旋電子器件領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。然而,碳原子不含f和d電子,石墨烯的本征非磁性使其缺少了有序的自旋磁矩,這就大大限制了其在自旋電子器件中的應(yīng)用。因此,如何在石墨烯材料中引入磁性特別是長(zhǎng)程鐵磁性,對(duì)將石墨烯材料應(yīng)用到...

【文章頁(yè)數(shù)】：112 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1石墨烯的π電子能帶結(jié)構(gòu)，右圖放大部分為狄拉克點(diǎn)處的線性色散關(guān)系[16]

太原理工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文3圓錐能帶結(jié)構(gòu)被稱為能谷，即在K和K"兩個(gè)能谷附近的低能區(qū)域形成了線性的色散關(guān)系（如圖1-1所示）[15,16]。其能量表達(dá)式為E=VFP=VFhk，即石墨烯中的載流子像是無(wú)質(zhì)量的相對(duì)論粒子，或稱費(fèi)米子。其中，k為波矢，VF為費(fèi)米速度，即載流子的速率....

圖1-2（a）和（b）分別是扶手椅型和鋸齒型石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)示意圖[21]

太原理工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文4界的電子結(jié)構(gòu)有著本質(zhì)的不同，且電子結(jié)構(gòu)的色散關(guān)系對(duì)石墨烯納米帶寬度的變化非常敏感。因此，低維石墨烯材料的邊界效應(yīng)對(duì)其電子性質(zhì)的影響十分顯著。(a)(b)圖1-2（a）和（b）分別是扶手椅型和鋸齒型石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)示意圖[21]Fig.1-2(a)T....

圖1-3扶手椅型石墨烯納米帶的能帶結(jié)構(gòu)圖，N=4，5，6

太原理工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文4界的電子結(jié)構(gòu)有著本質(zhì)的不同，且電子結(jié)構(gòu)的色散關(guān)系對(duì)石墨烯納米帶寬度的變化非常敏感。因此，低維石墨烯材料的邊界效應(yīng)對(duì)其電子性質(zhì)的影響十分顯著。(a)(b)圖1-2（a）和（b）分別是扶手椅型和鋸齒型石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)示意圖[21]Fig.1-2(a)T....

圖1-3扶手椅型石墨烯納米帶的能帶結(jié)構(gòu)圖，圖（a），（b），（c）分別為納米帶邊界寬度為N=4，5，6的情況[21]

太原理工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文4界的電子結(jié)構(gòu)有著本質(zhì)的不同，且電子結(jié)構(gòu)的色散關(guān)系對(duì)石墨烯納米帶寬度的變化非常敏感。因此，低維石墨烯材料的邊界效應(yīng)對(duì)其電子性質(zhì)的影響十分顯著。(a)(b)圖1-2（a）和（b）分別是扶手椅型和鋸齒型石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)示意圖[21]Fig.1-2(a)T....

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