بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، ما جریان ترموالکتریک دره و اسپین خالص را در گرافین کشیده شده در حضور میدان تبادلی بررسی کردهایم. ما نشان دادیم که جریان ولی خالص میتواند در غیاب میدان تبادلی در محدوده دمای اتاق بطور گرمایی ایجاد شود. علامت جریان ولی خالص میتواند با تغییر راستای کشش کنترل شود. ما همچنین یافتیم که جریان اسپینی خالص در گرافین کشیده شده و در حضور میدان تبادلی میتواند القاء شود بطوری که علامت جریان اسپینی می تواند با راستای میدان تبادلی تنظیم شود. علاوه بر آن، ضرایب سیبک اسپین – دره را در گرافین کشیده شده و در حضور میدان تبادلی محاسبه کردیم. نتایج، یک راه عملی برای تولید جریان اسپین و دره خالص در گرافین پیشنهاد میکند.
مقدمه
با توجه به افزایش روزافزون تقاضای انرژی، مدیریت گرمای تولید شده در ادوات نانوالکترونیک، در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است .[1] اثر ترموالکتریک با تبدیل مستقیم اختلاف دما به ولتاژ الکتریکی میتواند برای تبدیل گرمای اتلافی به انرژی مفید، بسیار کارآمد باشد .[2] تولید ولتاژ الکتریکی با قرار دادن رسانا در گرادیان دما، اثر سیبک نام دارد[3] و بازدهی آن توسط ضریب سیبک بیان میشود، پارامترهای تعیین کننده ضریب سیبک نرخ پراکندگی و چگالی الکترونهای رسانشی میباشد. در مواددوبعدی نشان داده شده است که جریان دره و اسپین می تواند ایجاد شود.[4]در این میان، گرافین به دلیل خواص الکترونیکی جالب مانند طیف انرژی خطی و دارا بودن الکترونهای دیراک بدون جرم و با سرعت بالا نامزدی عالی برای کاربردهای ترموالکتریک به شمار میرود.
تلاشهای زیادی برای تولید جریان ترموالکتریک دره واسپین خالص بدون ترابرد بار در مواد دو بعدی صورت گرفتهاست. به عنوان مثال، ترابرد ترموالکتریک وابسته به اسپین و دره
در یک پیوندگاه سیلیسینی مغناطیسی بررسی شده است که در آن علامت جریانهای دره و اسپین خالص با میدان الکتریکی خارجی و میدان تبادلی قابل کنترل بود. اما این پدیده در دمایپایین 200 کلوین روی داد که انجام آن از نظر تجربی مشکل بود.[5] علاوه بر این،اخیراً جریان ترموالکتریک دره و اسپینبدون ترابرد بار که کالریترونیک اسپین و دره نام دارد، در یکسیستم اتصال نقطه کوانتومی به کمک بایاس دما و ولتاژ انجامشد.[6] در این مقاله قصد داریم بر خلاف روشهای قبلی، جریانترموالکتریک دره و اسپین بدون ترابرد بار را در گرافین کشیده شده در حضور میدان تبادلی و بدون بایاس ولتاژ بررسی کنیم.همچنین ما پدیده کالریترونیک اسپین و دره را در دمای اتاق مشاهده کردیم که می تواند نقطه شروعی برای کارهای تجربیباشد.
تئوری و روش محاسباتی
ما یک تک لایه گرافین با یک ناحیه تحت کشش مطابق شکل 1 در نظر میگیریم. در تمام محاسبات طول ناحیه تحت کشش200nm میباشد. برای گرافین تحت کشش هامیلتونی
دیراک مؤثر با انرژی پایین نزدیک درههای و بصورت زیرمیباشد.[7] در اینجامتناظر با دره های می باشد و ماتریس های پائولی شبه اسپینی هستند و 1متناظر با اندیس های اسپینی بالا و پایین می باشد. در اینجاپتانسیل برداری مؤثر در راستای می باشد که بخاطر کشش دردو دره ی و ایجاد میشود. در اینجا این پتانسیل برداری بصورت زیر محاسبه میشود.
