，使用的是AT0MISTIX TCX)LKIT(ATK)軟件 包。忍電子選用的是標準規范守恒(Norm-Conserving)，交換關聯函數選取的是局域密度近 似 LDA(local density approximat i on)。我們使用GGA( General i zed gradient approximation)近似也做了相應的計算，發現其結果與LDA類似，但LDA的收斂時間較快，節 約計算資源和時間。我們選用了單極化的基組(SZP)，截斷能為150Ry，在x、y和Z方向的k點 取樣分別為1、1和100,運些取樣足夠收斂計算結果。哈密頓、電子密度和能帶結構的收斂標 準都為10-4,用于飽和未氨化石墨締納米帶邊緣的氨原子被充分弛豫，只到原子間的作用力 小于 0.05 eV/A。
[0025] 磁阻的研究主要基于兩種狀態:一種是MS態，即有外加磁場時的狀態，此時根據我 們前文的分析，ZGNR-H處于鐵磁態，ZGNR-此處于無磁性態；另一種態是GS態，即沒有任何外 加磁場的狀態，此時ZGNR-H處于反鐵磁態，ZGNR-此仍然處于無磁性態。當異質結從MS態變 為GS態時，其磁阻的大小可由W下計算式得到：
[0026] MR( % ) = (Rgs-Rms)/(Rms)X !00 = [(Ims-Igs)/Igs]X 100 (1)
[0027] 其中IMS和Igs分別是MS和GS兩種狀態下的總電流。
[002引圖2a所示為GS和MS兩種狀態時的總電流隨化變化的曲線，我們依然考慮了 ΔΤ為 20Κ、40Κ和60ΚΞ種不同的情況。從圖中我們可W發現，隨著化升高，MS態的總電流首先快速 地增長，然后逐漸趨于一個穩定的狀態，在室溫下，依舊保持了很高的總電流大小。呈現出 運樣一種變化趨勢的原因可W從上文中的自旋極化率來分析。當溫度較低時，雖然自旋向 上的電流與自旋向下的電流方向相反，但是由于自旋極化率非常高，自旋向上的電流遠大 于自旋向下的電流，所W總電流迅速增加。但是當溫度升高到一定程度，自旋極化率逐漸降 低，所W最終總電流趨于穩定值。但是與此同時我們發現，GS狀態的總電流非常小，幾乎為 零，直至非常高的溫度約370K左右時，才略微增加。正因為MS和GS狀態下電流值的巨大差 異，使得我們的器件中熱致磁阻效應非常明顯。
[0029] 如圖2(b)所示，當器件從MS態轉變為GS態時，磁阻率可W由化來調節，并且在很大 一部分溫度區間內，即80K到360K溫度范圍，其值都保持在106%W上，最終當溫度升高至 390拙寸，降至103%。我們發現，在溫度較大時(Tl〉250K)，磁阻大小受溫差Δ T的影響不大，對 于Ξ種不同的A T，其曲線幾乎重合。另一方面，我們也繪制了磁阻隨溫差ΔΤ變化的曲線， 如圖2(c)所示，發現溫差的影響確實較小，尤其是在左電極溫度為300即寸，即室溫狀態下， 磁阻保持了一個相對穩定和平穩的狀態，并且阻值在2X106%W上。所W通過我們的計算 發現，ZGNR-H/ZGNR-此異質結在室溫下能夠通過溫差和磁場來控制磁阻，產生106%W上的 熱致龐磁阻，遠遠超過了傳統的金屬基的磁阻器件，并且不需要任何的外加電場和口電壓。 我們知道，對于器件小型化而言，產生電場所需要的空間很大，運樣的結果對新型器件的研 究相當有利。
[0030] 當然，我們的計算是基于一種理想的結構得到的，并且局限于朗道理論使用的有 效性，對于一個真實的實驗系統來說，材料一定不會是完美的，所W熱電流和龐磁阻的大小 都會受到缺陷的影響。類似于電輸運性質，缺陷的存在會使熱致電流和磁阻的值變小。但是 事實上，和理論預測相比，所有的實驗結果都不可能做到理論預測的那樣大，那樣理想，基 于石墨締納米帶的巨磁阻器件就有類似的結論。因此，雖然我們的計算結果不能視為真實 的值，但是運些杰出的性質對于今后制備基于石墨締的熱激發自旋電子學器件來說，有著 重要的指導意義。
[0031]需要說明的是，上述各技術特征繼續相互組合，形成未在上面列舉的各種實施例， 均視為本發明說明書記載的范圍；并且，對本領域普通技術人員來說，可W根據上述說明加 W改進或變換，而所有運些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1. 一種熱致龐磁阻效應的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟： 第一步:構建石墨烯納米帶異質結:我們考慮這樣一種異質結構，即由ZGNR-H和ZGNR-H2 組成的異質結，其主體為寬度為8-ZGNR的納米帶，左邊邊緣的碳原子只連接了一個氫原子， 右邊邊緣的碳原子連接了兩個氫原子； 第二步:在異質結左右電極施加溫差:在上述異質結左右電極上給定不同的初始溫度， 分別為Tl和TR，并且始終保證左電極溫度TL大于右電極溫度TR，其溫差為ΔΤ，Β卩：ΔΤ = ?Υ-Tr； 第三步:設置兩種磁場狀態:一種是MS態，即有外加磁場時的狀態，另一種態是GS態，即 沒有任何外加磁場的狀態； 第四步:測量在MS和GS兩種狀態下異質結的電流和磁阻:測量并畫出總電流隨??的變化 曲線、熱致磁阻隨Tl的變化曲線和熱致磁阻隨△ T的變化曲線； 第五步:通過對第四步中數據的分析和比較，獲得具有明顯熱致龐磁阻效應的異質結。
【專利摘要】本發明提供了一種熱致龐磁阻效應的制備工藝，包括以下步驟：第一步：構建石墨烯納米帶異質結，即由ZGNR-H和ZGNR-H2組成的異質結，其主體為寬度為8-ZGNR的納米帶，左邊邊緣的碳原子只連接了一個氫原子，右邊邊緣的碳原子連接了兩個氫原子；第二步：在異質結左右電極施加溫差，并且始終保證左電極溫度TL大于右電極溫度TR；第三步：設置兩種磁場狀態：一種是MS態，即有外加磁場時的狀態，另一種是GS態，即沒有任何外加磁場的狀態；第四步：測量在MS和GS兩種狀態下異質結的電流和磁阻，測量并畫出總電流隨TL的變化曲線、熱致磁阻隨TL的變化曲線和熱致磁阻隨ΔT的變化曲線；第五步：通過分析和比較，獲得具有明顯熱致龐磁阻效應的異質結。
【IPC分類】H01L43/08, H01L43/12
【公開號】CN105655482
【申請號】
【發明人】韓紅培, 張元敏, 王紅玲
【申請人】許昌學院
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月13日