纳米接触和纳米线中的自旋输运

在本论文中，我们利用从头算量子输运计算研究了电子通过磁性纳米接触和纳米线的输运过程。旨在深入理解原子尺度导体中电导与磁性之间的相互作用，以及导体原子结构和化学成分等不同方面如何影响这种相互作用。为此，我们将结合非平衡格林函数 (NEGF) 形式体系与密度泛函理论 (DFT) 计算的从头算量子输运程序 ALACANT 进行了扩展，以描述自旋极化系统。我们展示了以典型磁性材料 Ni 制成的纳米接触的计算结果。我们发现，接触区域的原子无序强烈降低了电导率原本较高的自旋极化度，导致所谓的弹道磁电阻 (BMR) 值相当适中。另一方面，我们表明接触区域中氧的吸附可以通过消除自旋非极化的 s 通道，强烈增强传导电子的自旋极化度，从而增强 BMR。最后，我们表明悬挂在纳米接触尖端之间的短原子 Pt 链具有磁性，这与块体 Pt 不同。然而，这种涌现的纳米尺度磁性几乎不影响纳米接触的整体电导率，因此难以通过简单的电导测量来证实。总之，我们发现原子尺度导体中的自旋输运对导体的实际原子结构以及化学成分非常敏感。这为未来纳米尺度自旋电子器件的实现带来了机遇和挑战。