ترابرد اسپینیِ زنجیرِ کربنی در حضور برهمکنش الکترون-فونون
چکیده
زنجیر¬های کربنی ساختارهای یک بعدی هستند که اخیراً با استفاده از روش¬های تجربی، به صورت پایدار، تولید می¬شوند. این ساختارها نسبت به نانونوارهای گرافینی و نانولوله¬های کربنی، خصوصیات بارزی دارند. آرایش پیوندی در این زنجیر¬های کربنی منجر به خواص ویژه از جمله رسانندگی بالا می-شود. همچنین حالت¬های جفت نشده در این زنجیر¬ها باعث ایجاد خواص مغناطیسی می¬گردند. از سوی دیگر انتظار می¬رود این زنجیر¬ها به دلیل ساختار غیرصلب، به شدت تحت تأثیر بر هم کنش¬های فونونی قرار گیرند. در این تحقیق مدل سو-شریفر-هیگر (ssh) برای بررسی ترابرد در حضور و عدم حضور اثرات فونونی و مدل hh به منظور مطالعه¬ی ترابرد همدوس وابسته به اسپین انتخاب شده است. همچنین با استفاده از فرمول¬بندی لاندائور-بوتیکر به بررسی ترابرد عبوری از زنجیر¬های کربنی خواهیم پرداخت. ساختار پیشنهادی ما یک زنجیر¬ کربنی متصل به دو نانونوار گرافینی زیگزاگ می¬باشد. نتایج مربوط به مدل ssh نشان می¬دهد که زنجیر¬های ساده با تعداد اتم زوج به شدت تحت تأثیر بر هم کنش ¬های فونونی قرار می¬گیرند. در حالی که برای زنجیر¬های فرد این چنین نخواهد بود. بر اساس نتایج ما، زنجیر¬های کربنی فرد برای ساختارهای نانوالکترونیک مناسب¬تر از زنجیر¬های زوج می¬باشند. علاوه بر زنجیر¬های ساده، زنجیر¬های بنزنی نیز با استفاده از مدل ssh بررسی شدند. بنابر نتایج حاصل، مشخص شد که در مورد این زنجیر¬ها نیز، مانند زنجیر¬های ساده، در حالت زوج بر هم کنش¬های فونونی به شدت بر ترابرد تأثیر می¬گذارد. در این نوع زنجیر¬ها، به دلیل کاهش تعداد پیوندهای مقدار ترابرد کاهش می¬یابد. خواص الکترونی زنجیر¬های کربنی با استفاده از مدل hh بررسی شد. این مدل رقابت بین بر هم کنش-های الکترون-الکترون و الکترون-فونون را نشان می¬دهد. آرایش پیوندی متفاوت منجر به خواص الکترونی مختلفی برای زنجیر¬های زوج و فرد می¬شود. بنابراین مغناطش محاسبه شده برای زنجیر¬های فرد مقدار قابل توجه¬تری نسبت به زنجیر¬های زوج دارد. با وجود ضعیف بودن مغناطش¬ها، دو جریان با اسپین بالا و پایین تا حدودی از هم جدا می¬شوند. افزایش اثرات فونونی باعث کاهش مغناطش¬ها می-گردد. یک زنجیرِ بنزن¬دار نیز در صورتی که با استفاده از یک زنجیرِ ساده¬ی فرد به یکی از الکترودهای گرافینی متصل شود، حالت جفت نشده¬ای خواهد داشت که مغناطش خالص ایجاد می¬نماید. در حالی که برای زنجیر¬های ساده¬ی زوج در این حالت، نتایج متفاوتی خواهیم داشت. این نتایج می¬تواند برای بهینه کردن ساختارهای مغناطیسی و بهبود کارایی و افزایش بازده نانوترانزیستورها مورد توجه قرار گیرد.