寻址嵌入金属性石墨烯纳米带中的电子自旋
介观与纳米尺度物理
2023-03-21 v1
摘要
承载自旋的石墨烯纳米结构是有前景的无金属基元量子自旋电子器件体系。通常，自旋通过电子带隙免受淬灭，而带隙也阻碍了对它们量子态的电子学访问。在此，我们展示一种经硼异原子取代掺杂的窄石墨烯纳米带，其兼具金属性与内部局域自旋 1/2 态的存在。该纳米带通过在 Au(111) 衬底上的表面合成制备。穿过悬于扫描隧道显微镜针尖与样品之间的纳米带的输运测量揭示了其弹道行为，这是金属性纳米线的特征。电导谱以 Kondo 共振与无能隙隧穿激发的形式呈现出局域自旋态的印记。密度泛函理论阐明，硼原子诱导价带部分去布居导致了该石墨烯纳米带的金属性。转移电荷在硼原子周围构建了局域磁矩。承载自旋的态与价带波函数间的正交对称性保护它们免于混合，从而维持自旋态的局域化。弹道输运与自旋局域化在单一石墨烯纳米带中的结合，为在真实器件架构中对碳自旋进行电子学寻址与控制提供了前景。
引用
@article{arxiv.2206.07583,
title = {Addressing electron spins embedded in metallic graphene nanoribbons},
author = {Niklas Friedrich and Rodrigo E. Menchon and Iago Pozo and Jeremy Hieulle and Alessio Vegliante and Jingcheng Li and Daniel Sanchez-Portal and Diego Pena and Aran Garcia-Lekue and Jose Ignacio Pascual},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.07583},
year = {2023}
}
备注
9 pages in the main manuscript, including 4 figures, 13 pages in the supporting info, including 13 figures