Polyaniline (C3N) nanoribbons: Magnetic metal, semiconductor, and half-metal

石墨烯纳米带 凝聚态物理 材料科学 半金属 之字形的 半导体 反铁磁性 磁化 带隙 铁磁性 电场 磁性半导体 石墨烯 纳米技术 磁场 光电子学 物理 自旋电子学 几何学 量子力学 数学
作者
Meysam Bagheri Tagani,Sahar Izadi Vishkayi
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:124 (8) 被引量:28
标识
DOI:10.1063/1.5042207
摘要

A two-dimensional polyaniline sheet has been recently synthesized and found that it is a semiconductor with an indirect band gap. Polyaniline nanoribbons decomposed from the two-dimensional polyaniline sheet (C3N sheet) are investigated using a density functional theory. The existence of nitrogen atoms in the edge of the ribbons increases the stability and magnetization of the ribbons and make them different from graphene nanoribbons. Unsaturated nanoribbons are magnetic metals so that the armchair C3N nanoribbons are gap-less spin semiconductors in the antiferromagnetic state and half-metals in the ferromagnetic state. A transition from a metal to semiconductor is observed in the armchair C3N nanoribbons when the edge atoms are passivated by hydrogen. The band gap of the hydrogen saturated armchair C3N nanoribbons can be controlled using an external transverse electric field so that its magnitude is dependent on the direction of the electric field. Being a metal or semiconductor in hydrogen saturated zigzag C3N nanoribbons is strongly dependent on the edge atoms so that just ribbons having nitrogen atoms in both edges are semiconductor. An external electric field cannot induce any spin polarization in the zigzag nanoribbons, which is in contrast with what was observed in zigzag graphene nanoribbons.

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