Ajuste del Transporte Dependiente del Espín en Nanocintas de γ-Grafino con Deformación: Estudio DFT de Uniones con Electrodos de Oro

Resumen

La ingeniería de deformación se ha convertido en uno de los métodos efectivos para ajustar las estructuras electrónicas de materiales, que puede introducirse en uniones moleculares para inducir efectos físicos únicos. Se han diseñado diversas nanocintas de γ-grafino (γ-GYNR) incrustadas entre electrodos de oro (Au) con control de deformación, calculando las propiedades de transporte dependientes del espín mediante teoría del funcional de la densidad. Nuestros resultados calculados muestran que la presencia de deformación tiene gran efecto en las propiedades de transporte de uniones moleculares, mejorando notablemente el acoplamiento entre γ-GYNR y electrodos Au. Encontramos que la corriente que fluye a través de la nanounión deformada es mayor que la de la no deformada. Además, la longitud y forma deformada de γ-GYNR sirven como factores importantes que afectan las propiedades de transporte de uniones moleculares. Simultáneamente, ocurre el fenómeno de separación de espín al introducir deformación en la nanounión, lo que implica que la ingeniería de deformación puede ser un nuevo medio para regular el espín electrónico. Nuestro trabajo puede proporcionar base teórica para el diseño de dispositivos basados en grafino de alto rendimiento en el futuro.

Introducción

La carga y el espín son dos propiedades intrínsecas principales del electrón [1-3]. La microelectrónica tradicional a menudo se concentra en la característica de carga del electrón, independientemente de los estados de espín. La introducción de campo eléctrico [4, 5] para regular el transporte de electrones en materiales semiconductores y realizar el transporte o procesamiento de información se ha vuelto un método común. Con la mejora continua de la ciencia y tecnología, los experimentos de circuitos integrados de gran escala son cada vez más frecuentes [6]. La alta densidad de componentes electrónicos y la miniaturización se han convertido en una necesidad urgente. En décadas recientes, los científicos han comenzado a explorar las características de espín del electrón en dispositivos moleculares en la espintrónica [7, 8]. El tiempo de relajación del espín es relativamente largo, no se ve fácilmente afectado por defectos e impurezas del dispositivo de espín, y puede lograrse mediante una serie de medios, como campo eléctrico, campo magnético, etc. [9]. Por tanto, muchos métodos de modulación respecto a propiedades espintrónicas de uniones moleculares se han convertido en foco de investigación intensiva.

Comparado con dopaje químico [10-12] y control por campo electromagnético [13, 14], la ingeniería de deformación [15-17] se considera la técnica más efectiva y controlable para nanomateriales. La interacción entre la red y el electrón (espín, órbita, etc.) influye en las características eléctricas, magnéticas u ópticas del material inducida por ingeniería de deformación, lo que puede llevar a la aparición de otros efectos físicos o químicos únicos [18, 19]. Además, la deformación es inevitable en el proceso de preparación de muestras experimentales, pudiendo aplicarse por diferentes canales. Por ejemplo, el sustrato no se prepara suavemente [20], los parámetros de red de la muestra y material del sustrato no coinciden [21], o existe ondulación en el borde de nanocintas [22], etc.

Además, se reportó que la deformación tiene efecto obvio en la estructura electrónica de materiales bidimensionales (2D) [23, 24]. Cuando se aplica deformación uniaxial, puede observarse el desplazamiento del cono de Dirac del grafeno [25]. La deformación uniaxial en un rango amplio puede cambiar la banda prohibida cero del grafeno [26]. Estudios recientes muestran que la ingeniería de deformación sigue siendo una forma eficiente de mejorar las propiedades de transporte de nanohilos de silicio [27]. Aplicar deformación a una monocapa de nanocinta de fósforo negro también puede cambiar la dirección de transporte de portadores, controlando la anisotropía de movilidad [28]. Además, la deformación puede influir en características de espín de semiconductores. Una corriente polarizada en valle puede generarse en grafeno añadiendo deformación respecto a una estructura de burbuja elevada [29]. La convergencia de bandas inducida por deformación podría ser un método efectivo para mejorar el rendimiento termoeléctrico de fosforeno [30]. Asimismo, las propiedades ópticas [31] y magnéticas [32] de nanouniones también pueden inducirse y modularse por deformación. Así, no es difícil ver que la regulación de ingeniería de deformación en materiales es valiosa.

En años recientes, la ciencia del carbono ha afectado ampliamente los campos en desarrollo de uniones moleculares [33-36]. Empleando una reacción de acoplamiento cruzado, Li et al. [37] sintetizaron exitosamente muestra de grafdiino en superficie de cobre. Desde entonces, el grafdiino ha atraído gran interés de investigadores internacionales [38, 39]. El grafino es alótropo del grafeno con estructura de red plana 2D [14, 40-45], formado por conjugación de anillos bencénicos y enlace C-C con enlaces acetilénicos. Comparado con la simple estructura híbrida sp² del grafeno [46], el grafino posee estados híbridos sp y sp², determinando que su estructura molecular única es más compleja. Existen muchos miembros en la familia del grafino, como α-grafino [40, 41], β-grafino [47], γ-grafino [42, 48, 49], α-2-grafino [14], 6,6,12-grafino [43], 14,14,14-grafino [44], δ-grafino [45], etc. Entre estas estructuras, el γ-grafino no posee estructura electrónica tipo cono de Dirac alrededor del nivel de Fermi, lo que es bastante diferente al grafeno. Similar a nanocintas de grafeno, el γ-grafino también puede cortarse en nanocintas de γ-grafino de tipo zigzag y armchair (ZγGYNs y AγGYNs). Trabajos extensos han exhibido excelentes rendimientos en ZγGYNs, como filtrado de espín, resistencia diferencial negativa. Sin embargo, no se ha reportado el estudio de deformación implementada en ZγGYN entre electrodos de oro.

Motivados para explorar las ventajas de ingeniería de deformación en ZγGYNs, introducimos deformación en uniones moleculares basadas en ZγGYN para investigar mediante cálculos de primeros principios. En este artículo, nos concentramos primero en las estructuras electrónicas de ZγGYNs dentro de diferentes configuraciones magnéticas. La observación mostró que el fenómeno de separación de espín ocurre al introducir deformación en la unión, lo que implica que la deformación puede ser un medio para manipular el espín. Además, los resultados sobre corrientes de espín de uniones implican que la deformación tiene influencia importante en las propiedades de transporte del dispositivo. Encontramos que la ingeniería de deformación puede mejorar el acoplamiento entre el electrodo y la región de dispersión intermedia, ensanchando los canales electrónicos.

Modelos y Método

En la Fig. 1, se exhiben tres uniones moleculares diferentes como M1, M2 y M3, respectivamente. Las uniones se dividen en tres partes: electrodo izquierdo, región de dispersión y electrodo derecho. Aquí usamos nanohilo de oro (Au) como material de electrodo debido a su buena ductilidad y conductividad eléctrica. El electrodo Au se cleava en la superficie (111). La región de dispersión está compuesta por varias unidades repetidas de ZγGYN. Los átomos Au de los contactos y átomos de carbono (C) en la parte central se conectan por átomos de azufre. Para el experimento en unión de grafeno, se muestra que nanocintas de grafeno pueden adaptarse y cortarse en muchas estructuras como dispositivos moleculares en experimento empleando irradiación electrónica energética dentro de microscopio electrónico de transmisión (TEM) [50]. Similar al grafeno, los dispositivos moleculares basados en ZγGYN quizás también puedan conectarse así. M1 no tiene deformación, y la región de dispersión es plana como en Fig. 1a. M2 aparece curvada en eje x con estructura en U que la hace no plana en Fig. 1b, resultante de deformación transversal. Para el sistema M3, cuya estructura es más compleja, posee estructura en S. La longitud original de ZγGYN en región de dispersión de M3 es el doble que la de M1. Así, ZγGYN con efecto de deformación puede doblarse en direcciones opuestas +x y −x, presentando estructura en S en Fig. 1c. Las vistas laterales de M1-M3 en Fig. 1e, f corresponden con las vistas principales para partes de dispersión en Fig. 1a-c. Los detalles de uniones pueden verse en las siguientes imágenes.

Esquemas de modelos de unión molecular mostrados como a M1, b M2 y c M3, cuya región de dispersión es plana, curva (forma U) y doble curva (forma S), respectivamente. El rectángulo azul discontinuo en panel a denota la celda unitaria repetida de ZγGYNR, cuya constante de red es 12,297 Å. Para claridad, la vista lateral en región de dispersión para d M1, e M2 y f M3 correspondientes a a-c también se exhiben. L/R representa electrodo izquierdo/derecho

Primero optimizamos las celdas unitarias diseñadas y estructuras moleculares implementando cálculo de teoría del funcional de densidad en paquete Atomistix ToolKit [51, 52]. Según resultados de optimización, la constante de red de la celda unitaria es ~12,297 Å en Fig. 1a, y la longitud de región de dispersión para M1-M3 es ~36,891 Å, 35,473 Å y 70,559 Å en Fig. 1a-c. La longitud de enlace entre átomo de oro y azufre es 2,38 Å, y entre azufre y carbono es 1,84 Å, 1,62 Å y 1,92 Å para M1-M3, respectivamente. Los parámetros computacionales detallados se establecieron como sigue. El potencial de intercambio-correlación se empleó como aproximación de gradiente generalizada con funcional Perdew-Burke-Ernzerhof [53]. La energía de corte de malla para potenciales electrostáticos es 150 Ry, y la temperatura para función de Fermi se establece a 300 K. La fuerza en cada átomo es < 0,02 eV/Å. Además, se elige malla Monkhorst-Pack de 1 × 1 × 100, y el criterio de convergencia de densidad electrónica es 10⁻⁵ eV en energía total. Para evitar interacción entre imágenes periódicas, se establece al menos 20 Å de espesor de capa de vacío. El espectro de transmisión como función de energía (E) y voltaje de sesgo (V) se define como:

T_σ (E, V_b) = Tr[Γ_L (E) G_σ^R (E) Γ_R (E) G_σ^A (E)]

donde G^R(A) es la función de Green retardada (avanzada) del área central de dispersión, Γ_L(R) es la matriz de acoplamiento del electrodo izquierdo (derecho) y σ = ± 1 denota espín arriba/abajo. La corriente de transporte de espín se calcula usando fórmula Landauer-Büttiker [54, 55]:

I_σ (V_b) = e/h ∫ T_σ (E, V_b) [f_L (E - μ_L) - f_R (E - μ_R)] dE

donde μ_L(R) y f_L(R) son el potencial electroquímico y la función de distribución de Fermi correspondiente del electrodo izquierdo/derecho. La densidad de estados del dispositivo (DDOS) puede calcularse por D(E) = -1/π Im G^R (E).

Resultados y Discusiones

Las estructuras de bandas de celdas unitarias de γ-grafino zigzag se han trazado dentro de estados no magnético (NM), ferromagnético (FM) y anti-ferromagnético (AFM), como se muestra en Fig. 2a-c, respectivamente. En el progreso computacional, el magnetismo de átomos de carbono unidos al borde superior e inferior se establece en la misma dirección, aproximándose al estado FM; el ajuste de estado AFM es opuesto. Se ve que ZγGYNR es metálico en estado NM, pues las bandas de energía cruzan el nivel de Fermi en Fig. 2a. Similar al NM, ZγGYNR en estado FM también es metálico, pero se observa separación de espín obvia. La banda de energía en dirección espín-arriba se desplaza hacia abajo en Fig. 2b, mientras la banda espín-abajo se desplaza hacia arriba. Sin embargo, cuando ZγGYNR se establece en estado AFM, la estructura de bandas muestra una pequeña banda prohibida de 0,55 eV que lo hace semiconductor en Fig. 2c. Además, las energías totales correspondientes de los estados se calcularon para M1-M3. Los resultados relativos: La energía de ZγGYNR en estado NM es la más alta de -3524,42090 eV, y en estado AFM la más baja de -3524,49299 eV. La diferencia de energía entre la más alta y más baja es ~0,07 eV. Por tanto, según datos de todas las energías, concluimos que el estado AFM es el estado fundamental de ZγGYNR. El estado FM de ZγGYNR puede inducir polarización de espín de nanocinta, aplicable en espintrónica. A continuación, se expone el mecanismo de transporte profundo para las tres uniones.

Estructuras de bandas para ZγGYNR mostradas dentro de a NM, b FM y c AFM. El nivel de Fermi se toma como cero

Primero, trazamos los espectros de transmisión de las tres uniones a sesgo cero en Fig. 3. Hay muchos picos agudos pulsados del espectro de transmisión y una pequeña banda prohibida cerca del nivel de Fermi en Fig. 3a, sugiriendo que M1 es semiconductor. Así, bajo efecto de voltaje adecuado, electrones pueden ir de electrodo izquierdo a derecho ya que enlaces C=C o C≡C formados entre átomos de carbono proporcionan canal de conductancia para transporte electrónico. Para dispositivo deformado M2 en Fig. 3b, su espectro de transmisión no es exactamente igual a M1. Hay aún muchos picos de transmisión moviéndose alrededor del nivel de Fermi. En otras palabras, los picos de transmisión de M2 con efecto de deformación se vuelven más anchos que los de M1. Además, todos los picos de transmisión parecen acercarse al nivel de Fermi. Este fenómeno genera del efecto de deformación en región de dispersión de M2, que lleva a mejora del acoplamiento entre electrodos Au y ZγGYNR intermedio, haciendo canales de transmisión más anchos que M1.

Espectros de transmisión dependientes del espín a sesgo cero exhibidos para a M1, b M2 y c M3. Coeficientes de transmisión espín-arriba y -abajo establecidos como valores positivos (negro) y negativos (rojo). Distribuciones de Hamiltoniano autoconsistente proyectado molecular denotadas aquí

En el caso de M3, Fig. 3c, la característica más obvia es la separación de espín cuyos picos de transmisión espín arriba (línea negra sólida) y espín abajo (línea roja sólida) ya no están degenerados. Además, el pico de transmisión de M3 sigue tan agudo como M1, pero se vuelve más denso. Los picos de transmisión espín arriba se mueven hacia el nivel de Fermi, pero el espectro de transmisión espín abajo muestra una gran brecha de transmisión en Fig. 3c, resultando en que M3 aparece separado por espín. Esto se explica por la combinación de forma S de M3 y efecto de deformación. La deformación en forma S cambió la distribución de carga de M3 y rompió el dipolo eléctrico original, resultando en que la unión M3 exhibe comportamiento magnético y así el fenómeno de separación de espín puede observarse. Obviamente, ZγGYNR para M3 es el doble de largo que M1, haciendo la interacción entre electrodos y región de dispersión más débil que M2. Sin embargo, debido a la estructura asimétrica en S, ZγGYNR ya no está en el mismo plano, pudiendo cambiar componentes híbridos sp y sp² para γ-grafino. Por tanto, M3 es un modelo más perfecto para diseñar nueva unión molecular.

Comparando detalles de picos de transmisión en Fig. 3a, b, es importante encontrar que M1 no tiene pico de transmisión, y M2 tiene un pico muy agudo en energía -0,02 eV. Para entender profundamente la diferencia entre M1 y M2, dibujamos la densidad local de estados del dispositivo (DLDOS) a -0,02 eV, como en Fig. 4a, b. Para M1 en Fig. 4a, cabe notar que electrones se localizan principalmente en electrodos de oro y la nube electrónica se distribuye menos en área de ZγGYNR. Por tanto, hay menos canales de transmisión para transporte de carga en M1. Pero para M2, electrones se distribuyen densamente en electrodos y área dispersa de ZγGYNR a lo largo de toda la cinta, indicando que canales de transmisión ricos se proveen para transporte electrónico, por lo que espectros de transmisión de M2 se ven más anchos que M1 alrededor del nivel de Fermi. Este resultado implica que la unión molecular M2 con control de deformación tendría mejor propiedad de transporte, lo que se discutirá después.

DLDOS a energía -0,02 eV mostrado como a M1 y b M2. El isovalor es 0,01 Å⁻³·eV⁻¹. c La isosuperficie de densidad de espín de M3 también exhibida, donde rojo y azul representan componentes espín-arriba y -abajo. Isovalor 0,015 Å⁻³·eV⁻¹

Además, el DDOS correspondiente para cada modelo se da en Fig. 5a-c, donde línea verde (naranja) sólida representa dirección espín-arriba (-abajo). Primero, la forma y distribución de DDOS en Fig. 5a-c corresponden a espectros de transmisión en Fig. 3a-c. El DDOS de M1 en Fig. 3a exhibe pico agudo en E > 0, y DDOS espín-arriba y -abajo son simétricos al punto cero. Para M2 en Fig. 3b, los picos de DDOS casi se extienden a todo el nivel de Fermi, contribuyendo al transporte de carga de unión molecular. Por tanto, la deformación implementada en M2 promueve que picos se muevan juntos al nivel de Fermi. La similitud en estructura de picos de DDOS y espectro de transmisión indica correspondencia clara entre niveles de energía de ZγGYNR y espectros de transmisión. El acoplamiento entre electrodos Au y ZγGYNR causado por deformación ensancha enormemente el túnel de transmisión.

DDOS mostrado como a M1, b M2 y c M3. d es la densidad de estados proyectada del dispositivo (PDDOS) para M3. "Up-s" y "Dn-s" son PDDOS orbital s en dirección espín-arriba y -abajo, "Up-p" y "Dn-p" son PDDOS orbital p en dirección espín-arriba y -abajo

Como se ve en espectros de transmisión y DDOS, el fenómeno de separación de espín de M3 también puede observarse en Fig. 5c, sugiriendo que M3 con cadena molecular larga de ZγGYNR es magnética. Para dar comprensión intuitiva al magnetismo de M3, la distribución de densidad de espín se traza en Fig. 4c, donde rojo y azul representan componentes espín-arriba y -abajo. Es notable ver que momentos magnéticos atómicos se localizan principalmente en el centro de la nanocinta y muestran tendencia de debilitamiento gradual del centro a los bordes en Fig. 4c. Similar a nanocintas de grafeno zigzag, se sabe que ZγGYNRs son magnéticas [56]. Sin embargo, debido a la presencia de deformación, el acoplamiento entre electrodos y región central lleva a cambios en la distribución magnética original. Así, el magnetismo de átomos más cercanos al electrodo desaparece mientras el magnetismo de región central más lejana permanece. Para determinar qué orbitales son responsables de la mayor parte del magnetismo, trazamos PDDOS de M3 en Fig. 5d. Es claro que electrones orbital s tienen poca contribución al magnetismo de M3, pues tienden a valor cero en medio de Fig. 5d. Es decir, el magnetismo de M3 depende principalmente de electrones orbital p ya que tanto forma como posición de picos son altamente consistentes con DDOS en Fig. 5c. Por tanto, la contribución de electrones externos es mucho mayor que la de internos en transporte de carga para M3. Para mostrar propiedades de transporte para M1-M3, se investigan las características corriente-voltaje (I-V) a continuación. El mecanismo interno relativo se revela para verificar la predicción previa.

Para explorar más los mecanismos correspondientes del diferente rendimiento para todos los sistemas, calculamos curvas I-V para M1-M3 propuestos, como en Fig. 6a. Figura 6a son curvas I-V dependientes del espín calculadas en función del sesgo aplicado para cada dispositivo y la Fig. 6a' insertada muestra corrientes totales calculadas. Con aumento de rango de voltaje de -0,6 a 0,6 V, la curva de corriente se comporta simétricamente bajo rangos de sesgo positivo y negativo como en Fig. 6a. Cabe notar que las corrientes de M2 y M3 son obviamente mayores que M1, demostrando que la deformación tiene cierto efecto en transporte de carga. La magnitud de corriente para M1 sin deformación es la menor de las tres uniones. Aumenta lentamente al aumentar sesgo. Además, se ve obviamente que la corriente para M2 con mayor pendiente muestra aumento rápido al aumentar sesgo. En particular, la corriente de M2 es casi tres veces la de M1 al mismo sesgo. En contraste, la corriente para M3 con estructura en S es moderada entre M1 y M2, mostrando comportamiento conductivo más débil que M2 pero más fuerte que M1.

a Curvas I-V dependientes del espín calculadas en función del sesgo aplicado para M1, M2 y M3. El inserto (a') muestra corrientes totales calculadas para cada dispositivo. b Espectros de transmisión dependientes del espín para M3 a sesgo -0,04 V. El área sombreada entre líneas punteadas rosadas es la región de energía contribuyendo a la corriente, es decir, la ventana de sesgo (áreas azul y verde sombreadas a derecha e izquierda donan espín arriba y abajo, respectivamente.)

Además, el fenómeno de separación de espín también puede encontrarse en la corriente para M3 en Fig. 6a. La curva I-V es consistente con espectros de transmisión y DDOS mencionados. No hay duda que la deformación hace moléculas ya no en el mismo plano, dañando el enlace π conjugado deslocalizado en ZγGYNR. Sin embargo, hay otro aspecto: debido al efecto de compresión, el acoplamiento entre electrodo y región de dispersión se mejora, por lo que eventualmente el canal electrónico se ensancha y la corriente aumenta. Así, la corriente para M3 también es afectada por deformación, pero no tanto como M2. Las razones: La longitud de región de dispersión reduce el acoplamiento entre electrodos Au y ZγGYNR en cierta medida, haciendo la corriente de M3 solo mayor que M1 pero menor que M2. El efecto de deformación y la longitud de ZγGYNR determinan comúnmente la intensidad de corriente de M3. Así, vemos que aparece corriente dependiente del espín para M3 en Fig. 6a. Esto también corresponde a Fig. 5c. Aunque todos los resultados de cálculo muestran que M3 con deformación tiene fenómeno de separación de espín, no es muy significativo. Para modulación de espín puede haber otros medios más eficientes. De hecho, otros métodos como campo eléctrico [57, 58], modificaciones de borde [59] y dopaje [60] también pueden inducir polarización de espín y mejorar separación de espín en nano-dispositivos basados en 2D.

De los resultados sabemos que M3 tiene fenómeno de separación de espín, y no es difícil encontrar que cuando voltaje de sesgo es -0,4 V, la diferencia en valor de corriente de espín arriba y abajo |I_Up – _Dn| para M3 es la mayor, visible en líneas azul y verde sólidas en Fig. 6a. Para esto, trazamos espectros de transmisión de M3 a -0,4 sesgo en Fig. 6b, donde líneas sólidas azul y verde donan componentes espín arriba y abajo. Vemos que el área de transmisión de parte verde en ventana de sesgo es mayor que la azul, resultando en que la corriente correspondiente de espín abajo es mayor que espín arriba al mismo voltaje de -0,4 V.

Respecto al espectro de transmisión en Fig. 3b, sabemos que el pico de transmisión de M2 cerca del nivel de Fermi aparece a -0,02 eV, por lo que orbitales moleculares frontera juegan papel principal en transporte de carga. Además, resultados previos muestran que corrientes de M1 y M2 son independientes del espín, por lo que distribuciones espaciales de Hamiltoniano autoconsistente proyectado molecular (MPSH) en dirección espín-abajo para M1 y M2 se ignoran aquí. La distribución espacial de orbitales moleculares más ocupados (HOMOs) para M1 en Fig. 7a es más débil que para M2 en Fig. 7b. Se ve que HOMO de M2 están bien deslocalizados a lo largo de toda la región de dispersión, resultando en mayor corriente de M2. En caso de M3, el HOMO espín-arriba se distribuye en los dos lados de ZγGYNR en Fig. 7c, mientras el orbital molecular menos ocupado (LUMO) se localiza principalmente en área central en Fig. 7d. Por el contrario, debido al magnetismo de ZγGYNR deformada, la función de onda de HOMO en dirección espín-abajo se localiza en región central en Fig. 7e, pero la distribución de LUMO en Fig. 7f es similar a HOMO en dirección espín-arriba. La distribución espacial de MPSH está relativamente localizada en cierta región, indicando corriente menor para M3. En otras palabras, la interacción de orbitales moleculares depende de la combinación entre interacción atómica compleja y flexible y efecto externo.

HOMOs para a M1 y b M2 en dirección espín-arriba; c-f Distribución espacial de HOMOs y LUMOs para M3 en diferentes direcciones de espín

Conclusiones

En resumen, se han estudiado y analizado las estructuras electrónicas y propiedades de transporte de uniones deformadas basadas en ZγGYNR. Nuestros resultados muestran que el estado AFM de ZγGYNR diseñada es el estado fundamental, y la estructura de bandas en estado FM es separación de espín. Además, la deformación tiene efecto vital en propiedades de transporte de unión molecular. A la misma longitud, la deformación mejora enormemente el acoplamiento orbital entre electrodos Au y ZγGYNR. Como resultado, los canales electrónicos de M2 se ensanchan, así el comportamiento de transporte electrónico en M2 es mucho mayor que en M1. Además, la longitud y dirección de ZγGYNR aún influyen en características de transporte de la unión. Específicamente, el acoplamiento entre electrodos Au y ZγGYNR se debilita debido al aumento de longitud, por lo que la corriente de M3 es menor que M2. Adicionalmente, la distribución magnética de M3 resulta en un fenómeno obvio de separación de espín. Los mecanismos correspondientes de propiedades de transporte se discuten en términos de espectros de transmisión, LDDOS, etc. Nuestros resultados pueden proporcionar ideas novedosas para la próxima generación de dispositivos electrónicos flexibles en el futuro.

Disponibilidad de Datos y Materiales

El diseño de uniones moleculares y cálculos computacionales se realizaron con paquete Atomistix ToolKit.

Abreviaturas

γ-GYNRs:

Nanocintas de γ-grafino

2D:

Bidimensional

NM:

No magnético

FM:

Ferromagnético

AFM:

Anti-ferromagnético

DDOS:

Densidad de estados del dispositivo

DLDOS:

Densidad local de estados del dispositivo

PDDOS:

Densidad de estados proyectada del dispositivo

MPSH:

Hamiltoniano autoconsistente proyectado molecular

HOMO:

Orbitales moleculares más ocupados

LUMO:

Orbitales moleculares menos ocupados

Up:

Espín-arriba

Dn:

Espín-abajo