键合类型和界面几何对单分子磁体Mn12相干输运的影响
介观与纳米尺度物理
2015-05-18 v1
摘要
我们利用非平衡格林函数方法和密度泛函理论，从理论上研究了桥接在Au(111)电极之间的单分子磁体Mn的相干电子输运。我们分析了键合类型、分子取向和几何弛豫对单分子结的电子性质以及电荷和自旋输运的影响。我们考虑了九种界面几何结构，导致五种键合机制和两种分子取向：(i) Au-C键合，(ii) Au-Au键合，(iii) Au-S键合，(iv) Au-H键合，以及(v) 通过范德华力的物理吸附。Mn的两种分子取向对应于分子的磁易轴垂直于[此后记为取向(1)]或平行于[取向(2)]电子输运方向。我们发现，在我们模拟的所有情况下，电子输运均由最低未占据分子轨道（LUMO）能级承载。结几何结构的弛豫主要将相关的占据分子能级向费米能级移动，并略微减小LUMO能级的展宽。结果，在低偏压下电流略有减小。我们的计算还表明，由于Mn的内部结构，将分子置于取向(1)时LUMO能级的展宽远大于取向(2)。因此，前一种取向的结比后一种产生更高的电流。在所有考虑的键合类型中，对于给定的电极间距，Au-C键合产生最高的电流（比Au-S键合高约一个数量级）。其他键合类型结的电流按Au-Au、Au-S和Au-H的顺序递减。重要的是，所有九种几何结构中的自旋过滤效应保持稳健，其多数自旋与少数自旋透射系数的比率在10到10范围内。本研究中获得的不同键合类型和分子取向之间的输运总体趋势可应用于其他单分子磁体。
引用
@article{arxiv.1003.2750,
title = {Effects of bonding type and interface geometry on coherent transport through the single-molecule magnet Mn12},
author = {Kyungwha Park and Salvador Barraza-Lopez and Victor M. Garcia-Suarez and Jaime Ferrer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1003.2750},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in Phys. Rev. B.