بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، ما خواص ترابرد وابسته به اسپین را در نانو نوار زیگزاگ سیلیسین با بکار بردن روش تابع گرین غیر تعادلی مطالعه میکنیم. در این جا ما دو نوار فرومغناطیسی در نظر میگیریم که بر روی دو لبه نوار قرار دارند و پس از آن اثرات میدان الکتریکی عمودی را بر روی ترابرد وابسته به اسپین الکترون بررسی میکنیم. ما نشان میدهیم که در حضور میدان الکتریکی تقارن وارونی شکسته میشود و قطبش اسپینی کامل می تواند اتفاق بیفتد. بنابراین نانو نوار سیلیسین با نوارهای فرومغناطیسی و در حضور میدان الکتریکی میتواند به عنوان اسپین فیلتر کامل عمل کند.
مقدمه
سیلیسین یک تک لایه از اتم های سیلیکون است که دارای هندسه و خواص ترابردی مشابه با گرافین میباشد. تک لایه سیلیسین برای اولین بار بر روی سطح نقره تنگ پکیده از طریق رشد همبافته شکل گرفت .[1] در این ساختار یک شکستگی به دلیل شعاع یونی زیاد سیلیکون رخ می دهد بطوری که اتم های دو زیر شبکه در دو صفحه به فاصله 0/046 nm قرار گرفتهاند. مهمترین کاربرد این ویژگی این است که گاف نواری و حالتهای قطبیده اسپینی به آسانی توسط میدان الکتریکی تنظیم میشود .[2] در غیاب برهم کنش اسپین مدار، ساختار نواری سیلیسین در انرژی فرمی حول نقاط دیراک K و ́ از منطقه شش گوشی بریلوئن طیف انرژی خطی را نشان می دهد.
اما درحضور برهم کنش اسپین مدار ذاتی یک گاف 1/55 meV حول نقاط دیراک درصفحه سیلیسین مشاهده می شود که اثر اسپینی هال کوانتومی و اثر غیر عادی هال کوانتومی را در این ماده پدید میآورد .[3] همچنین حاملهای بار در نانو مواد سیلیکونی زمان واهلش اسپینی و طول همدوسی اسپینی طولانی دارند که با گرافین در دمای اتاق قابل مقایسه است .[4] خاصیت جالب دیگر سیلیسین سازگاری زیاد آن به صنعت نیمرسانا است که امروزه بطور زیاد وابسته به سیلیکون است. همچنین نانو نوار سیلیسین با زیر لایه آنتی فرومغناطیس میتواند به عنوان مغناطومقاومت و اسپین فیلتر کامل استفاده شود .[5]
تئوری و روش محاسباتی
ما دو نوار فرومغناطیسی را بر روی دو لبه نانو نوار سیلیسین مطابق شکل 1 قرار میدهیم. میدان تبادلی توسط نوارهای فرومغناطیسی که بر روی دو لبه نانونوار قرار گرفته اند ایجاد میشود که راستای مغناطش نوارهای فرومغناطیسی میتواند بوسیله یک میدان مغناطیسی تنظیم شود. همچنین ما فرض میکنیم که یک میدان الکتریکی عمودی بوسیله ولتاژ گیت به نمونه اعمال شود.
ترم سوم برهمکنش اسپین مدار راشبا با در نظر گرفتن نزدیکترین همسایهها میباشد که ناشی از میدان الکتریکی خارجی است.
