The spin caloritronic transport properties of newly designed devices consisting of a sawtooth graphene nanoribbon and its derived five-member ring structure

自旋电子学 凝聚态物理 锯齿波 自旋极化 石墨烯 材料科学 异质结 自旋(空气动力学) 磁电阻 铁磁性 纳米技术 物理 电子 磁场 量子力学 计算机科学 热力学 计算机视觉
作者
Yun Ni,Kun Chen,Ni Hu,Gang Deng,Jian Liu,Mingyan Chen
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [Royal Society of Chemistry]
卷期号:25 (24): 16578-16586 被引量:4
标识
DOI:10.1039/d3cp00948c
摘要

Achieving high spin polarization transport and a pure spin current is particularly desired in spintronics. We use a sawtooth graphene nanoribbon (STGNR) and its derived five-member ring structure (5-STGNR) to design new spin caloritronic devices, since they have been successfully prepared experimentally and have an interface with no lattice distortion. By using first-principle calculations combined with the non-equilibrium Green's function approach, we have studied the spin caloritronic transport properties of several STGNR-based devices, including the structures with symmetrical and asymmetrical edges, and found some excellent spin caloritronic properties, such as spin polarization, magnetoresistance and the spin Seebeck effect. By introducing a temperature difference, giant magnetoresistance and spin Seebeck effects are achieved in a heterojunction with a symmetrical edge, whereas spin polarization is more effective in a heterojunction with an asymmetrical edge. Meanwhile, the metal-semiconductor-metal junction, which is composed of STGNRs with a symmetrical edge, exhibits approximately 100% spin polarization and produces a perfect thermally induced pure spin current at room temperature. Our results indicate that the devices consisting of a sawtooth graphene nanoribbon and its derived five-member ring structure are promising novel spin caloritronic devices.

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