有机自旋二极管整流特性研究

摘要

作为一门新兴学科，有机自旋电子学吸引了人们越来越多的注意。有机自旋电子学基于有机功能材料研究自旋的产生，湮灭，注入以及输运，并设计相关自旋器件。有机材料与其它材料相比有明显的优势，例如成本低，重量小，可用物理或化学方法进行合成和剪裁，易于批量生产等，且种类繁多，包括有机单分子，聚合物,有机单晶等等。有机材料还具有“软”特性，易于与金属构成稳定的接触。除此之外，有机材料自旋-轨道耦合和超精细相互作用较弱，自旋弛豫时间较无机材料长的多，易于自旋输运。
　　近年来，实验和理论上已经提出了众多有机自旋器件。总的说来，大致可分为两类：一类是磁性电极/非磁分子/磁性电极形式的器件，比如有机自旋阀，通过电极自旋自由度的非简并实现器件功能性，如其电阻可通过外加磁场来调控；另一类是以磁性分子作为中间夹层，其自旋功能是基于磁性分子的内禀属性来设计，如自旋过滤器，自旋整流器等等。
　　本论文主要基于金属/有机磁体/金属的三明治结构器件，以有机磁性分子ploy-BIPO为中间层，采用一维紧束缚 SSH(Su-Schrieffer-Heeger)模型和格林函数方法，系统地研究了激发态和界面耦合对有机自旋二极管整流性的影响。
　　本文的主要研究结果如下：
　　1.对于该器件，激发态可调控磁性分子的空间不对称性,这在本征波函数和自旋密度波中都能体现出来。在所有激发态下，电荷流和自旋流都仍然有明显的整流现象，中间分子磁性部分的波函数的轨道变得更为扩展。尽管电流的最大值明显受到激发态的抑制，但整流比可呈现增大或减小两种变化，取决于具体的偏压和激发态。
　　2.计算了两种界面耦合效应对器件整流特性的影响：在自旋无关界面耦合情况下，整流比随界面耦合强度增强先增大再减小，存在一拐点。我们找到了使得整流比明显增大的最佳耦合强度，这取决于分子结构的不对称性；在自旋相关界面耦合的情况中，只有特定自旋的界面耦合变化才能调控整流效果，并且这种调控对电荷流和自旋流的改变效果是相反的。自旋相关界面耦合的变化也会导致自旋流极化取向的变化，从而使平行自旋整流变为反平行自旋整流。

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第一章 绪论

1.1有机自旋电子学简介

1.2 有机磁性材料

1.3 有机自旋器件

1.4 有机自旋二极管

1.5拟开展的研究内容

参考文献:

第二章 有机自旋二极管输运特性理论方法

2.1 一维有机聚合物的SSH模型

2.2格林函数方法与输运理论

参考文献：

第三章 激发态对有机自旋二极管整流特性的影响

3.1 引言

3.2 模型及理论方法

3.3 计算结果及讨论

3.4 结论

参考文献：

第四章 界面耦合对有机自旋二极管整流特性的影响

4.1引言

4.2 模型及理论方法

4.3 计算结果及讨论

4.4 结论

参考文献：

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 工作展望

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