اخیرا آلیاژ هویسلر Co2MnSi به علت داشتن خاصیت نیم فلزی برای کاربرد در صنعت اسپینترونیک که در آن کمیت اصلی در ترابری، اسپین حامل ها می باشد، مورد توجه قرار گرفته است. بررسی اثرات سطح مشترک و طراحی سطوح مشترک ایده آل با نیم رسانا که در آنها ماهیت نیم فلزی Co2MnSi حفظ شود برای اهداف صنعتی بسیار حایز اهمیت است. در اینجا خواص الکترونی و مغناطیسی Co2MnSi/GaAs(001) با محاسبات اولیه کوانتومی در چارچوب نظریه تابعی چگالی اسپینی و با استفاده از روش شبه پتانسیل و با تقریب GGA برای انرژی تبادلی- همبستگی ارایه شده است. در این محاسبات تنها پیوندگاه MnMn-As در نظر گرفته شد که در آن با جایگزین کردن Mn به جای Si یک لایه اضافی MnMn در پیوندگاه ایجاد کردیم. در نمودار نوارهای انرژی و منحنی چگالی حالت ها تعداد کمی از حالت های سطح مشترک در گاف حالت اقلیت اسپینی مشاهده شد که بر روی اتم های واقع در پیوندگاه جای گزیده می باشند. با این وجود قطبش اسپینی بالایی، %90، در سیستم وجود دارد که نسبت به مقدار تجربی، %12، به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. همچنین ناپیوستگی نواری و نمودار سد شاتکی در محل پیوندگاه برای دو کانال اسپینی اکثریت و اقلیت به دست آمد.

در این مقاله، یک سیستم گرافینی متصل به دو کانال نیمه بی نهایت را مدل سازی کرده و مورد مطالعه قرار داده ایم. نور (با قطبش های خطی و دایروی) بطور عمودی به سیستم می تابد. با فرض وجود جفت شدگیِ قابل تنظیمِ اس‍پین مدار راشبا، ناشی از حضور ولتاژ گیت، ترابرد الکترونی و اسپینی در سیستم مورد بررسی قرار گرفت. برای محاسبات ترابرد کوانتومی از رهیافت تابع گرین غیرتعادلی و مدل تنگ بست استفاده شده است. با توجه به نتایج، مشاهده شد که پاسخ اسپینی برای نور با قطبش خطی در راستاهای X و Y متفاوت است در حالی که دو قطبش دایروی راستگرد و چپگرد در تولید قطبش اسپینی رفتاری کاملا منطبق بر هم دارند. همچنین مشاهده شد، در بایاس صفر، مقدار جریان الکتریکی ایجاد شده توسط نور کم بوده و قطبش اسپینی مقداری قابل ملاحظه دارد. نابرابری جریان اسپینی ایجاد شده در سیستم، با افزایش برهمکنش اسپین-مدار راشبا افزایش پیدا می کند. با توجه به علامت متفاوت جریان اسپینی برای قطبش های خطی نور در راستای X و Y می توان از آن به عنوان آشکارساز اسپینی قطبش نور خطی استفاده کرد. همچنین مشاهده شد، برهمکنش راشبا تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی جریان الکتریکی تولید شده توسط نور، ندارد. در بایاس صفر نور می تواند جریان الکتریکی ضعیفی تولید نماید که جهت این جریان کاملا به قطبش نور فرودی بستگی دارد.

در این پژوهش با استفاده از روش تابع گرین غیر تعادلی، در مدل بستگی قوی، قطبش اسپینی جریان خروجی در نانو حلقه-ی کوانتومی شش گوشی فسفرین متصل شده به دو رابط خطی نیمه بینهایت ایده آل، به صورت عددی موردبررسی قرارگرفته است. نتایج نشان می دهند که با کنترل شار عبوری از مرکز حلقه و هم چنین کنترل میدان الکتریکی اعمال شده به کل ساختار توسط ولتاژ گیت می توان جریان خروجی با قطبش اسپینی دلخواه داشت و از سیستم به عنوان یک فیلتر اسپینی برای الکترون های ورودی غیر قطبیده و همچنین به عنوان یک وارونگر اسپینی برای الکترون های ورودی قطبیده، بهره جست. علاوه بر این، عبور کل الکترون ها از سیستم نیز به منظور افزایش بهره وری دستگاه، موردبررسی قرارگرفته است. قطبش اسپینی و عبور کل بالای 90، گزارش شده است که کاربردهای فراوان در اسپینترونیک، حافظه های اسپینی و کامپیوترهای کوانتومی دارد.

در این تحقیق، ما خواص ترابرد الکتریکی وابسته به اسپین را در نانو ساختار مولکولی از طریق یک پل مولکولی نامتجانس فولرن و مولکول پنتاسن به عنوان پذیرنده و دهنده ی الکترون، جفت شده با دو الکترود نیمه نهایی مس، مورد بررسی قرار می دهیم. برای این منظور، هامیلتونی وابسته به اسپین، برای تک نوار تعیین شده و با استفاده از رهیافت تابع گرین در چارچوب بستگی قوی، وابستگی خواص ترابرد الکتریکی برهم کنش اسپین-مدار راشبا، و همچنین ولتاژ اعمالی را بر روی این ساختار به دست می آوریم. نتایج مستخرج از محاسبات نشان می دهد که قطبش اسپینی تا حدود 80% در کنترل اسپین الکترون ها فرودی، موثر است. این نانو ساختار نامتجانس مولکولی ممکن است در طراحی ادوات اسپینترونیکی مفید باشد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

با استفاده از روش ماتریس انتقال بصورت نظری به مطالعه ی خواص ترابردی اسپینی در ابرشبکه ی سیلیسینی در حضور برهمکنش اسپین-مدار راشبا ی خارجی و کرنش می پردازیم. به دلیل حضور برهمکنش اسپین-مدار راشبای خارجی، رسانش اسپینی و چرخش اسپینی را می توان با قدرت کرنش و برهمکنش اسپین-مدار راشبای خارجی تنظیم کرد. برای مقادیر خاصی از قدرت اسپین-مدار راشبای خارجی الکترون ها فقط در صورتی که چرخش کامل اسپینی انجام دهند مجاز به عبور از ابرشبکه ی سیلیسینی هستند. همچنین رسانش اسپینی را می توان بطور موثر با تعداد سدهای ابرشبکه کنترل کرد، هر چه تعداد سدهای ابرشبکه افزایش پیدا می کند، رسانش اسپینی کاهش می یابد. نتایج نشان می دهد که با اعمال کرنش در راستای دسته صندلی بر خلاف کرنش در راستای زیگزاگ قطبش اسپینی مشاهده می شود و با افزایش قدرت برهمکنش اسپین-مدار راشبای خارجی افزایش می یابد. همچنین اندازه ی قطبش اسپینی را می توان با قدرت کرنش تنظیم کرد. بیشترین مقدار قطبش اسپینی در یک ابرشبکه ی سیلیسینی با هر تعداد سد پتانسیل در کرنش 2% رخ می دهد.

در مقاله ی حاضر، مشخصه جریان-ولتاژ یک دیواره مغناطیسی 2π رادیان ایجاد شده در میان دو نانوسیم از جنس نیمرسانای مغناطیسی نوع p با قطبش اسپینی بسیار بالا در دمای معین T مطالعه و بررسی شده است. در این راستا، احتمال عبور و بازتاب حامل ها از دیواره 2π رادیان با حل معادله جفت شده شرودینگر برای مؤلفه های تابع موج اسپینی با اسپین بالا و پائین تعیین شده و سپس چگرادیان با حل معادلات جفت شده شرودینگر برای مؤلفه های تابع موج اسپینی با اسپین بالا و پائین تعیین شده و چگالی جریان بار و چگالی جریان اسپینی بر حسب آنها بدست آمده است. در مطالعه رفتار اسپین-دیودی دیواره مغناطیسی نشان داده شده است که آستانه ولتاژ شروع به کار دیود با عریض تر شدن دیواره افزایش می یابد. همچنین، وابستگی غیرخطی قطبش اسپینی به ولتاژ اعمالی به منظور کاربرد در ترانزیستورهای اسپینی تعیین گردیده است.

در این مقاله خواص ترابرد الکتریکی وابسته به اسپین را در ساختارهای نامتجانس مغناطیسی شامل دو الکترود فرومغناطیس آهن جدا شده با یک لایه عایق مغناطیسی اکسید منیزیم بررسی می شود. این خواص شامل جریان الکتریکی، قطبش اسپینی و مقاومت مغناطیس تونل زنی می باشد. برای این منظور در راستای عمود بر فصل مشترک لایه ها، هامیلتونی وابسته به اسپین برای نوارهای تقارنی D1 و D5 تعیین می شود. با استفاده از رهیافت تابع گرین در چارچوب بستگی قوی، وابستگی خواص ترابرد الکتریکی به انرژی الکترون فرودی، ولتاژ اعمالی و ضخامت لایه سد به دست می آیند. نتایج مستخرج از محاسبات ممکن است در طراحی ادوات اسپینترونیکی مفید باشد.