Fe3GeTe2/h-BN/石墨烯二维异质结器件中的高效率自旋注入

摘要

最近,二维铁磁材料的发现加速了自旋电子学在超低功耗电子器件方面的应用.其中,Fe3GeTe2通过实验调控,比如界面层间耦合和离子液体调控,可以使其居里温度达到室温,具有广泛的应用前景.本文基于密度泛函理论与非平衡格林函数方法,研究了Fe3GeTe2/石墨烯二维异质结在有无氮化硼作隧穿层情况下的输运性质.结果表明:当Fe3GeTe2/石墨烯之间为透明接触时,由于电子轨道杂化,在 ±0.1 V偏压下可以实现有效的自旋注入.通过加入氮化硼作为隧穿层,则可以在更宽偏压范围[-0.3 V,0.3 V]内实现高效自旋隧穿注入;并且,由于Fe3GeTe2与石墨烯电子态在布里渊区的空间匹配程度取决于电子自旋方向,相应出现的自旋过滤效应导致了接近100％的自旋极化率.这些研究结果有望推动二维全自旋逻辑以及相关超低功耗自旋电子器件的发展.