ترابرد دره‌ای و اسپینی و مقاومت مغناطیسی در تک لایه بوروفین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده نانو، دانشگاه کاشان، کاشان

2 . دانشکده فیزیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران

چکیده
در این مقاله، به بررسی ترابرد اسپینی و دره‌ای الکترون‌ها از طریق اتصال فرومغناطیس- عادی- فرومغناطیس در تک لایه بوروفین pmmn-8 می‌پردازیم. به ناحیه عادی یک ولتاژ دریچه اعمال می‌شود و به دو طرف این ناحیه، میدان مغناطیسی تبادلی از طریق زیرلایه فرومغناطیس اعمال می‌گردد. میدان تبادلی باعث شکستن تبهگنی اسپین و در نتیجه قطبش اسپینی می­گردد. از طرف دیگر، ولتاژ دریچه باعث قطبش دره‌ای در سامانه می­شود. قطبش دره‌ای ناشی از ولتاژ دریچه به علت وجود مخروط­های دیراک کج و ناهمسانگرد در ساختار بوروفین است. درحالی‌که، در موادی مانند گرافین با مخروط­های همسانگرد، ولتاژ دریچه نمی­تواند قطبش دره‌ای ایجاد کند و باید به سامانه کرنش اعمال گردد. سامانه پیشنهادی ما می­تواند به عنوان صافی دره‌ای و اسپینی کامل رفتار کند؛ به‌طوری‌که ویژگی پالایشی با تغییر انرژی فرمی و ولتاژ دریچه قابل کنترل است. مشاهده می‌شود که اگر طول ناحیه عادی از حدی بزرگ‌تر باشد قطبش دره‌ای کامل رخ می­دهد. با توجه به نتایج بدست آمده، این سامانه می­تواند در وسایل الکترونیکی و اسپینترونیکی بر پایه بوروفین به کار رود. بررسی مقاومت مغناطیسی کار دیگری است که انجام شده و حاکی از قابلیت بالقوه این ماده در ساخت حافظه‌های اسپینی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Valley and spin transport and magnetoresistance in a borophene monolayer

نویسندگان English

Hossein Golfeshan 1
Narges Nikoofard 1
Hossein Nikoofard 1
Mahdi Esmailzadeh 2
1 Institute of Nanoscience and Nanotechnology, University of Kashan, Kashan,Iran
2 Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In this paper, we investigate the spin and valley transport of electrons through a ferromagnet-normal-ferromagnet junction in a 8-pmmn borophene monolayer. A gate voltage is applied to the normal region and an exchange magnetic field is applied to both sides of this region through the ferromagnetic substrate. The exchange field breaks the spin degeneracy and results in spin polarization. On the other hand, the gate voltage induces valley polarization in the system. The valley polarization induced by the gate voltage is due to the presence of tilted and anisotropic Dirac cones in the borophene structure. While in materials such as graphene with isotropic cones, the gate voltage cannot induce valley polarization and strain must be applied to the system. Our proposed system can act as a perfect valley and spin filter such that the filtration characteristic can be controlled by changing the Fermi energy and gate voltage. It is observed that if the length of the normal region is greater than a certain limit, perfect valley polarization occurs. According to the results, this system can be used in borophene-based electronic and spintronic devices. The investigation of magnetoresistance is another study that has been conducted, and indicates the potential capability of this material in the fabrication of spin memories.

کلیدواژه‌ها English

Borophene monolayer
Quantum transport
Nanoelectronic devices
Spin and valley filters
Magnetoresistance
  1. H Nikoofard, et al., Rev. B 102 (2020) 035435.
  2. H Khani, M Esmaeilzadeh, and F Kanjouri, 27 (2016) 495202.
  3. A J Mannix, et al., Nanotechnol. 13 (2018) 444.
  4. S F Islam, Phys.: Condens. Matter 30 (2018) 275301.
  5. M Rezaei Roknabadi, G F Matal Al-Mahmoud, MSc thesis, Ferdowsi University of Mashhad (1396) (persian).
  6. L Adamska, et al., Phys. Chem. C 122 (2018) 4037.
  7. G Maity, et al., Nanoscale 16 (2024) 18295.
  8. G J Adekoya, et al., Small 20 (2024) 2403656.
  9. K Hareesh, Energy Storage 84 (2024) 110857.
  10. Y Tian, et al., Phys. 17 (2022) 1.
  11. B D Napitu, Appl. Phys. 127 (2020) 034303.
  12. A Lopez-Bezanilla and P B Littlewood, Rev. B 93 (2016) 241405.
  13. P Das, S De Sarkar, and A K Ghosh, Phys.: Condens. Matter 32 (2020) 235301.
  14. K D Pham, et al., Physica E 120 (2020) 114074.
  15. D Sinha, Phys. J. B 92 (2019) 1.
  16. Z Kong, et al., 11 (2021) 1462.
  17. X Zhou, Rev. B 100 (2019) 195139.
  18. J Zheng, J Lu, and F Zhai, 32 (2020) 025205.
  19. J Jin, et al., Supercond. Novel Magn. 32 (2019) 3893.
  20. F Norouzi, et al., Rev. B 104 (2021) 245431.
  21. F Imanian Mofrad Bidgoli, et al., Phys. Chem. Solids 188 (2024) 111933.
  22. F Ghasemzadeh, M Farokhnezhad, and M Esmaeilzadeh, Chem. Chem. Phys. 26 (2024) 13061.
  23. R Landauer, Phys.: Condens. Matter 1 (1989) 8099.
  24. V Vargiamidis, P Vasilopoulos, Phys. Lett. 105 (2014) 223105.
  25. H Cheraghchi and F Adinehvand, Phys.: Condens. Matter 24 (2012) 045303.
  26. L Majidi, M Zare, and R Asgari, Solid State Commun.199 (2014) 52.
  27. L Majidi and R Asgari, Rev. B 90 (2014) 165440.
  28. K S Novoselov, et al., Science 306 (2004) 666.
  29. J Guo, X Dai, and C Wang , Thin Solid Films 690 (2019) 137527.  
  30. K F Mak, et al., Rev. Lett105 (2010) 136805.
  31. K Zollner, et al., Rev. B100 (2019) 195126.
  32. M Xu, et al., Rev.113 (2013) 3766.
  33. A J Mannix, et al., Science 350 (2015) 1513.
  34. X Zuo, et al., Rev. B100 (2019) 115423.

تحت نظارت وف بومی