费米速度调制下Rashba自旋轨道耦合的石墨烯自旋量子效应

基本信息
批准号:11804063
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:袁建辉
学科分类:
依托单位:广西医科大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄代政,陈妮,彭雯琦,陈斯颖,韦妙灵
关键词:
石墨烯电子光学自旋电子学自旋轨道耦合自旋极化
结项摘要

Carbon-based materials, graphene with the high mobility and large spin relaxation time, is considered to be ideal material of spin electronics and become a hot research topic in the field of spintronics. Using the transfer matrix method, in this project the Rashba spin orbit coupling is taken into account to analysis the influence mechanism of the Fermi velocity field on the spin transport and electric optics phenomenon in different modulation structures, then to reveal the physical mechanism of the spin quantum effects. The following two aspects will be important discussed:(1)The electron spin transport phenomena in Rashba spin-orbit coupled graphene with different modulation structures under the Fermi velocity field is explored to discuss the effects,such as the spin polarization, the spin current, magnetic resistance effect, spin filtering and spin rotation switch effect,spin precession and inversion,Fano - Rashba resonance and shot noise. (2) The electron spin optical properties in Rashba spin-orbit coupled graphene with different modulation structures under the Fermi velocity field to discuss the analogy of electric optics phenomenon,such as electronic focusing, collimating, Bragg scattering, Goos-Hänchen Effect and the analogy of optical waveguide. The significance of this study is not only to reveal the scattering and regulatory mechanism in the process of transport, and to explain the optical generation mechanism,but also has important significance for the current theory study in the spin quantum effects and related optical phenomenon and future micro-nano electronic technology.

碳基材料石墨烯由于具有较高的迁移率和较长的自旋弛豫时间,被认为是实现自旋电子学器件的理想材料而成为自旋电子学领域的研究热点。本项目针对石墨烯独特的性质,通过推广转移矩阵方法,引入Rashba自旋轨道耦合,分析不同的调制结构中费米速度场在自旋传输和电子光学效应中的作用,揭示电子自旋量子效应的物理机理。重点研究:(1) 不同的调制结构中,费米速度场和Rashba自旋轨道耦合的石墨烯电子自旋输运现象,探讨基于自旋电子的自旋极化,自旋流,磁阻效应,自旋滤波、自旋旋转的开关效应,自旋进动和反转,Fano-Rashba共振和散粒噪声。(2) 不同的调制结构中,费米速度场和Rashba自旋轨道耦合的石墨烯电子自旋光学性质,如电子聚焦、电子准直、布拉格散射、古斯—汉欣效应和类光波导。本研究的意义在于揭示输运过程中散射和调控机制,解释类光学现象的产生机制,对当前的理论研究和未来微纳电子技术都有重要的意义。

项目摘要

项目运用推广的转移矩阵方法、通过类比几何光学的方法来研究基于空间费米速度调制下Rashba自旋轨道耦合的石墨烯电子自旋输运和电子自旋光学性质。我们研究了不同异质结构中和多外场调制下的电子输运和电光性质. 首先对影响石墨烯纳米结构材料的因素及其影响机理进行分析,建立石墨烯不同的纳米结构异质结模型;通过理论分析和数值计算探讨模型中的一些新的效应产生的原因及其与外在因素之间的依赖关系;最后明确这些新效应的产生条件,从理论上提出探索性的实验方案,为基于自旋电子学理论的功能型器件提供理论基础。项目执行期间, 已发表的标注本项目致谢的SCI论文6篇,参加学术会议3次。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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