فهرست

اسپین فیلتر قابل تنظیم در نانو نوار زیگزاگ سیلیسین مغناطیسی تحت یک میدان الکتریکی ناهمگن

نشریه: سال سوم -شماره2- تابستان 1395 - مقاله 6   صفحات :  103 تا 108



کد مقاله:
nm-214

مولفین:
محسن فرخ نژاد: دانشگاه علم و صنعت - دانشکده فیزیک
مهدی اسماعیلزاده


چکیده مقاله:

با بکار بردن روش تابع گرین غیر تعادلی، خواص ترابرد الکترونی وابسته به اسپین در نانو نوار زیگزاگ سیلیسین بررسی شده است. در غیاب میدان تبادلی، رسانش الکتریکی می‌تواند بوسیله میدان الکتریکی ناهمگن تنظیم شود. نانو نوار سیلیسین در این حالت به عنوان یک ترانزیستور اثر میدانی چند دیجیتاله عمل می‌کند. با قرار دادن زیر لایه فرومغناطیس در نانو نوار سیلیسین در آن میدان‌های تبادلی القاء می‌شود. علاوه برآن، ما یک میدان الکتریکی ناهمگن با بکاربردن میدان‌های الکتریکی خارجی بطور مستقل بر روی هر دو لبه نانو نوار سیلیسین برای دستکاری خواص رسانش الکترونی وابسته به اسپین بکار می‌بریم. ما دریافتیم که قطبش اسپینی کامل می‌تواند در حضور میدان الکتریکی ناهمگن و میدان تبادلی اتفاق بیفتد و نانو نوار می‌تواند به عنوان اسپین فیلتر کامل عمل کند. راستای اسپین الکترون‌های عبوری می‌تواند به آسانی بوسیله معکوس کردن راستای میدان الکتریکی در لبه‌های نانو نوار تغییر داده شود. همچنین در این مورد، راستای قطبش اسپینی می‌تواند با تغییر دادن انرژی فرمی الکترون تنظیم شود.


Article's English abstract:

Using the non-equilibrium Green’s function method, the spin-dependent electron transport properties of a zigzag silicene nanoribbon are studied. In the absence of exchange field, the electrical conductance can be tuned by an inhomogeneous electrical field. In this state, the nanoribbon acts as a multi-digit field effect transistor. The depositing of ferromagnetic sub layer induces exchange fields in the silicene nanoribbon. In addition, we use an inhomogeneous electrical field by applying external electric fields independently on the both edges of the silicene nanoribbon to manipulate the spin dependent electron conductance properties. We find that complete spin polarization can take place in the presence of an inhomogeneous electric field and exchange field. Here, the nanoribbon can work as a perfect spin filter. The spin direction of transmitted electrons can be easily changed by reversing the electric field direction in the edges of the silicene nanoribbon. Also, in this case, the spin polarization direction can be controlled by changing the electron Fermi energy.


کلید واژگان:
تابع گرین غیرتعادلی، نانونوار سیلیسین، میدان تبادلی، میدان الکتریکی ناهمگن

English Keywords:
non-equilibrium Green’s function, silicene nanoribbon, exchange field, inhomogeneous electrical field

منابع:

English References:
[1] S. Cahangirov, M. Topsakal, E. Aktürk, H. ?ahin, and S. Ciraci, "Two-and one-dimensional honeycomb structures of silicon and germanium," Physical review letters, vol. 102, p. 236804, 2009. [2] P. De Padova, C. Quaresima, C. Ottaviani, P. M. Sheverdyaeva, P. Moras, C. Carbone, et al., "Evidence of graphene-like electronic signature in silicene nanoribbons," Applied Physics Letters, vol. 96, p. 261905, 2010. [3] G. G. Guzmán-Verri and L. L. Y. Voon, "Electronic structure of silicon-based nanostructures," Physical Review B, vol. 76, p. 075131, 2007. [4] C.-C. Liu, W. Feng, and Y. Yao, "Quantum spin Hall effect in silicene and two-dimensional germanium," Physical review letters, vol. 107, p. 076802, 2011. [5] C.-C. Liu, H. Jiang, and Y. Yao, "Low-energy effective Hamiltonian involving spin-orbit coupling in silicene and two-dimensional germanium and tin," Physical Review B, vol. 84, p. 195430, 2011. [6] N. Drummond, V. Zolyomi, and V. Fal'Ko, "Electrically tunable band gap in silicene," Physical Review B, vol. 85, p. 075423, 2012. [7] S. P. Dash, S. Sharma, R. S. Patel, M. P. de Jong, and R. Jansen, "Electrical creation of spin polarization in silicon at room temperature," Nature, vol. 462, pp. 491-494, 2009. [8] W.-F. Tsai, C.-Y. Huang, T.-R. Chang, H. Lin, H.-T. Jeng, and A. Bansil, "Gated silicene as a tunable source of nearly 100% spin-polarized electrons," Nature communications, vol. 4, p. 1500, 2013. [8] M. Ezawa, "A topological insulator and helical zero mode in silicene under an inhomogeneous electric field," New Journal of Physics, vol. 14, p. 033003, 2012. [9] S. Rachel and M. Ezawa, "Giant magnetoresistance and perfect spin filter in silicene, germanene, and stanene," Physical Review B, vol. 89, p. 195303, 2014. [10] M. Farokhnezhad, M. Esmaeilzadeh, S. Ahmadi, and N. Pournaghavi, "Controllable spin polarization and spin filtering in a zigzag silicene nanoribbon," Journal of Applied Physics, vol. 117, p. 173913, 2015. [11] M. Ezawa, "A topological insulator and helical zero mode in silicene under an inhomogeneous electric field," New Journal of Physics, vol. 14, p. 033003, 2012. [12] M. Ezawa, "Electrically tunable conductance and edge modes in topological crystalline insulator thin films: minimal tight-binding model analysis," New Journal of Physics, vol. 16, p. 065015, 2014. [13] M. Ezawa, "Valley-polarized metals and quantum anomalous Hall effect in silicene," Physical review letters, vol. 109, p. 055502, 2012. [14] S. Datta, Electronic transport in mesoscopic systems: Cambridge university press, 1997. [15] T. Li and S.-P. Lu, "Quantum conductance of graphene nanoribbons with edge defects," Physical Review B, vol. 77, p. 085408, 2008. [16] M. L. Sancho, J. L. Sancho, and J. Rubio, "Quick iterative scheme for the calculation of transfer matrices: application to Mo (100)," Journal of Physics F: Metal Physics, vol. 14, p. 1205, 1984. [17] B. K. Nikoli? and S. Souma, "Decoherence of transported spin in multichannel spin-orbit-coupled spintronic devices: Scattering approach to spin-density matrix from the ballistic to the localized regime," Physical Review B, vol. 71, p. 195328, 2005. [18] S. Ahmadi, M. Esmaeilzadeh, E. Namvar, and G. Pan, "Spin-inversion in nanoscale graphene sheets with a Rashba spin-orbit barrier," AIP Advances, vol. 2, p. 012130, 2012.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 818
تعداد دریافت فایل مقاله : 48



طراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورکطراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورک