Автореферат (1150501)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования“САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”На правах рукописиРЫБКИНА Анна АлексеевнаЭффекты индуцированной спиновой поляризации и ихроль в формировании электронной и спиновой структурынизкоразмерных систем.01.04.07 – Физика конденсированного состоянияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург - 20162Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:Шикин Александр Михайловичдоктор физико-математических наук, ФГБОУ ВО«Санкт-Петербургский государственный университет»,профессор кафедры электроники твёрдого тела.Официальные оппоненты:Ельцов Константин Николаевичдоктор физико-математических наук, ФГБУН «Институтобщей физики им.

АМ. Прохорова» РАН, г. Москва,заведующий отделом.Петров Владимир Никифоровичдоктор физико-математических наук, профессор,ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехническийуниверситет Петра Великого», г. Санкт-Петербург,профессор.Ведущая организация:ФГБУН «Физико-технический институтим. А.Ф. Иоффе» РАН, г. Санкт-ПетербургЗащита диссертации состоится «23» июня 2016 года в 13:00 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.232.33 по защите диссертаций на соискание учёной степеникандидата наук, на соискание учёной степени доктора наук при Санкт-Петербургскомгосударственном университете по адресу: 198504, г.

Санкт-Петербург, ул. Ульяновская, д.1,малый конференц-зал.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. Горького СанктПетербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург,Университетская наб., д.7/9. Диссертация и автореферат размещены на сайте www.spbu.ru.Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенные печатью, просьбавысылать по адресу: 198504, г. Санкт-Петербург, ул. Ульяновская, д.1, на имя ученогосекретаря диссертационного совета Д 212.232.33 Поляничко А.М.Автореферат диссертации разослан «_______» _________________2016 г.Ученый секретарь диссертационного советаКандидат физ.-мат.

наук, доцентПоляничко А.М.3Общая характеристика работыАктуальность темы.Диссертация посвящена исследованию эффектов индуцированной спиновойполяризации низкоразмерных систем на основе металлов и графена. В настоящеевремя исследования спиновой структуры низкоразмерных систем привлекаютповышенное внимание вследствие бурного развития спинтроники – новогонаправления наноэлектроники, основанного на управлении спином электронапосредством внешнего магнитного поля или эффективного поля, обусловленногоспин-орбитальным взаимодействием [1]. Однако использование внешнегомагнитногополясущественнозатрудняетуменьшениеразмеровразрабатываемых устройств спинтроники.

Поэтому наиболее перспективнымявляется использование спин-орбитального взаимодействия, которое такжеприводит к эффектам спиновой поляризации электронных состояний.Исследованные в работе эффекты индуцированного подложкой спинорбитального взаимодействия в материалах с малыми атомными номерами(Z<50), в том числе в графене (Z=6), приводят к модификации спиновойструктуры данных материалов, расщеплению по спину их валентныхэлектронных состояний. Кроме того, исследование графена и графенсодержащих систем по-прежнему является наиболее перспективнымнаправлением в современном мировом научном сообществе [2, 3].

Графенпредставляет собой двумерный материал, состоящий из атомов углерода. Онобладает уникальными физико-химическими свойствами, обусловленнымилинейной дисперсией валентных электронных состояний вблизи уровня Ферми,вследствие чего носители заряда в графене обладают практически нулевойэффективной массой и аномально высокой подвижностью.

Высокаяпроводимость графена при комнатной температуре, несмотря на толщину слоявсего в один атом, делает его перспективным материалом для использования всамых различных приложениях, в частности, как будущую основунаноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах.При этом внутреннее спин-орбитальное взаимодействие в квазисвободномграфене очень мало (меньше 1 мэВ [4]), что не позволяет использовать его вустройствах спинтроники в качестве активного элемента. Однако в даннойработе изучена возможность создания аномально большого индуцированногоподложкой спин-орбитального взаимодействия в графене при контакте сметаллами. Таким образом, исследование индуцированной спиновойполяризации электронных состояний в графене открывает дополнительныевозможности для использования его уникальных свойств в спинтронике иконструирования новых спиновых низкоразмерных устройств. Поэтому темадиссертационной работы является, безусловно, актуальной.Цель диссертационной работы.Работа заключалась в исследовании особенностей электронной и спиновойструктуры низкоразмерных систем на основе графена и тонких слоев металлов сразличной структурой валентной зоны и атомным номером и выявлении4эффектов индуцированной спиновой поляризации электронных состояний,возникающих при контакте элементов с большим и малым атомными номерами.Для этого исследовались тонкие слои металлов с различным атомным номеромна подложках также с различным атомным номером (W(110) и Mo(110)) дляопределения влияния адсорбируемого металла и подложки на электронную испиновую структуру изучаемых систем, а также исследовались особенностиэлектронной и спиновой структуры графена при контакте с немагнитнымиметаллами (Au, Cu, Bi, Pt, Al), характеризующимися различной величиной спинорбитального взаимодействия, и ферромагнитными металлами (Ni, Co) длявыявления факторов, влияющих на формирование индуцированного подложкойспин-орбитального расщепления электронных состояний графена, ивозможности модуляции данного расщепления в результате обменноговзаимодействия в ферромагнитной подложке.Научная новизна.Работа содержит большое количество новых экспериментальных результатови сформулированных научных заключений.

Ниже перечислены наиболее важныеиз них:1. Обнаружено, что формируемые квантовые электронные состояния sp и dхарактера в трехмонослойных пленках Au на W(110) и Mo(110) имеютразличную спиновую структуру, обусловленную спин-орбитальнымвзаимодействием. Спиновая структура квантовых электронных состояний spхарактера описывается моделью Рашбы-Бычкова для двумерногоэлектронного газа с расщеплением состояний с противоположнымипроекциями спина по энергии, а спиновая структура квантовых электронныхсостояний d характера описывается моделью Красовского-Чулкова и имеетспиновую поляризацию без расщепления состояний по энергии.2.

Показано, что для монослоя Au или Cu на поверхности W(110) формируемыегибридизованные состояния в локальной запрещенной зоне подложкирасщеплены по спину вследствие индуцированного подложкой спинорбитального взаимодействия. При этом величина расщепления в случаеCu/W(110) больше, чем в случае Au/W(110), что определяется влияниемспин-орбитального взаимодействия в подложке и зависит от взаимнокомпенсирующих вкладов в спин-орбитальное взаимодействие от атомовподложки и напыленного металла.3. Выявлено, что индуцированное спин-орбитальное взаимодействие в графенепри контакте с различными металлами зависит от наличия в валентной зоненижележащего металла спин-поляризованных d электронных состояний,взаимодействие с которыми может приводить к спин-орбитальномурасщеплению π состояний графена.

Эффекты спин-зависимой гибридизациии большого спин-орбитального расщепления π состояний выявлены длясистем графен/Au/Ni(111) и графен/Pt(111). При этом для графена на Ni(111)с интеркалированными атомами Cu или Bi не наблюдается спинорбитального расщепления π состояний графена.54. Впервые показано, что процесс интеркаляции Al под графен на Ni(111)сопровождается сплавлением интеркалированного слоя Al с Ni подложкой.Стехиометрия сплава определяется концентрацией интеркалированного Al,и, после насыщения системы алюминием, под графеном образуется сплав NiAl, терминированный атомами Al, т.е.

непосредственно под графеномформируется сплошной слой Al.5. Впервыеисследованаэлектроннаяиспиноваяструктуравысокоориентированного графена, синтезированного на поверхностиферромагнитного металла Co и интеркалированного атомами немагнитногометалла Au с большим атомным номером и сильным спин-орбитальнымвзаимодействием. Показано, что влияние обменного и спин-орбитальноговзаимодействия приводит к асимметричной спиновой структуре π состоянийграфена в области долин двух противоположных высокосимметричных точекK , расположенных на границе гексагональной зоны Бриллюэна графена.6.

Исследована локальная атомная структура графена на Co(0001) синтеркалированным слоем Au. Впервые обнаружено формированиеструктурных дислокаций в локальной атомной структуре системыграфен/Au/Co.7. На основании исследований, проведенных в рамках диссертационнойработы, предложены две модели спиновых электронных устройств –графеновогоспиновогофильтраиреверсногопереключателянамагниченности спиновым током, формируемым в системе с высоким спинорбитальным расщеплением электронных состояний, без использованиявнешнего магнитного поля.Практическая значимость.Изучение эффектов индуцированной спиновой поляризации электронныхсостояний в низкоразмерных системах является необходимым и важным дляразработки новых перспективных устройств спинтроники. Исследованиеосновных факторов, влияющих на величину спинового расщепления илиспиновой поляризации электронных состояний, позволит предсказыватьспиновые характеристики разрабатываемых спиновых устройств.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации