نقطه کوانتومی فسفرین شش گوشی با لبهی زیگزاگ به عنوان یک وارونگر اسپینی در حضور برهمکنش راشبا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه علم وصنعت

2 هیات علمی دانشگاه علم و صنعت ایران

10.22055/jrmbs.2019.14597

چکیده

در این پژوهش با استفاده از روش تابع گرین به بررسی جریان با قطبش اسپینی در نقاط کوانتومی 24 و 54 اتمی فسفرینی شش‌گوشی با لبه‌ی زیگزاگ پرداخته‌ایم. با این فرض که تمام الکترون‌های ورودی به ساختار نقطه‌ی کوانتومی فسفرین دارای اسپین بالا باشند، با انتخاب مناسب میدان الکتریکی که از خارج توسط یک ولتاژ گیت کنترل می‌شود، می‌توان یک جریان خروجی با قطبش اسپینی دلخواه داشت به‌ویژه شرایطی وجود دارد که می‌توان اسپین کلیه الکترون‌ها را معکوس کرد و بنابراین سیستم به‌عنوان یک وارونگر اسپینی عمل می‌کند که دارای کاربردهای ویژه در اسپینترونیک و پروسه اجرایی محاسبات کوانتومی می‌باشند. علاوه بر آن نشان داده‌ایم که با بزرگ شدن اندازه‌ی نقطه کوانتومی فسفرین اندازه جریان قطبیده افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Zigzag hexagonal phosphorene quantum dot as a spin inverter in the presence of Rashba effect

نویسنده [English]

  • leila emam jome shahidi 1
چکیده [English]

In this study, we investigate the spin polarized current in a zigzag hexagonal phosphorene quantum dot composed of  and  phosphorus atoms using Green's function method. Supposing that all input electrons have spin-up orientation, we have shown that an output current with desirable spin polarization may be achieved by applying an appropriate external electric field controlled by a gate voltage. Particularly, there are conditions where the spin of all electrons can be inverted; therefore, the system can act as a spin inverter that has special applications in spintronics and quantum computations. Moreover, it is demonstrated that increasing the size of phosphorene quantum dot leads to the increase of polarized current.

کلیدواژه‌ها [English]

  • zigzag hegzagonal phosphorene quantum dot
  • spin inverter
  • spin polarization
  • Green's function

 

[1] K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, et al., "Electric field effect in atomically thin carbon films," science, vol. 306, pp. 669-666, 2004.

 [2] A.C. Neto, F. Guinea, N.M. Peres, K.S. Novoselov, A.K. Geim, "The electronic properties of graphene," Reviews of modern physics, vol. 81, p. 109, 2009.

[3] A.K. Geim, K.S. Novoselov, "The rise of graphene," Nature materials, vol. 6, pp. 191-183, 2007.


[4] R. Zhang, X. Zhou, D. Zhang, W. Lou, F. Zhai, K. Chang, "Electronic and magneto-optical properties of monolayer phosphorene quantum dots," 2D Materials, vol. 2, p. 045012, 2015.

[5] L. Li, Y. Yu, G.J. Ye, Q. Ge, X. Ou, H. Wu, et al., "Black phosphorus field-effect transistors," Nature nanotechnology, vol. 9, pp. 377-372, 2014.

[6] X. Niu, Y. Li, H. Shu, J. Wang, "Anomalous size dependence of optical properties in black phosphorus quantum dots," The journal of physical chemistry letters, vol. 7, pp. 375-370, 2016.

[7] J. Zhang, H. Liu, L. Cheng, J. Wei, J. Liang, D.Fan, et al., "Phosphorene nanoribbon as a promising candidate for thermoelectric applications," Scientific reports, vol. 4, p. 6452, 2014.

 

 [8] E. T. Sisakht, M. H. Zare, F. Fazileh, "Scaling laws of band gaps of phosphorene nanoribbons: A tight-binding calculation," Physical Review B, vol. 91, p. 085409, 2015.

[9] X. Zhang, H. Xie, Z. Liu, C. Tan, Z. Luo, H. Li, et al., "Black phosphorus quantum dots," Angewandte chemie international edition, vol. 54, pp. 3653-3657, 2015.

 [10] S. Datta, Electronic transport in mesoscopic systems: Cambridge university press, 1997.

 

[11]D. A. Ryndyk, Theory of Quantum Transport at Nanoscale: Springer, 2016.

 

 [12] F. Fallah, M. Esmaeilzadeh, "Spin transport properties in an organic molecule in the presence of Rashba spin-orbit interaction," AIP Advances, vol. 1, p.032113, 2011.