Ab initio study on electronic and magnetic properties of nanoribbons

Abstract

Bu çalışmanın amacı periodik ve alet yapısındaki nanoşeritlerin spine bağlı özelliklerinin anlaşılmasıdır. Özellikle, `armchair` ve zigzag şeklindeki ZnO nanoşeritler üzerine konsentre olduk ve bunları C şeritlerle kıyasladık. Temel amaç, spin polarize elektronlarla, farklı genişliklerdeki bu şeritlerin elektronik ve manyetik özelliklerini araştırmaktır. Ferromanyetik elektrotlar kullanılarak, spine bağlı transport özellikleri de incelenmiştir. Meydana gelen spin polarizasyonu ya geçiş metali katkı atomlarından kaynaklanmakta ya da nanoşeritlerin geometrisinden kaynaklanmaktadır. Bunun sonucu olarak, dış manyetik alan yokluğunda, bu nano yapılarda spine bağlı davranış ortaya çıkmaktadır. `Atomistix ToolKit` paket programı vasıtasıyla ilk ilkeler hesaplamalarıyla nanoşeritlerin hem spine bağlı elektronik özellikleri hem de manyetik özellikleri analiz edilmiştir. Bu program Denge Dışındaki Green Fonksiyonu Formalizmi (NEGF) ile birleştirilmiş Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) tabanlıdır. We obtain the relevant properties using the spine bağlı bant yapısı, iletkenlik, transmisyon, durum yoğunluğu ve manyetik moment kullanılarak ilgili özellikler elde edilmiştir. Elde eldilen sonuçlar nano ölçekli yapıları tanımlamada ve deneysel çalışmaları teşvik etmede kullanılabilir.

The aim of this study is to understand the spin dependent properties of periodic and device nanoribbons. In particular, we concentrate on ZnO armchair and zigzag nanoribbons and compare them with C nanoribbons. The main purpose is to investigate the electronic and magnetic properties of these nanoribbons with different widths, through the spin polarized electrons. Using the ferromagnetic electrodes, spin dependent transport properties is also examined. The induced spin polarization is emerged either due to transition metal dopants or geometry of the nanoribbons. Hence, spin dependent behavior is revealed in these nano structures in the absence of external magnetic field. Both the spin dependent electronic and magnetic properties of nanoribbons are analyzed, employing first principles calculations through Atomistix ToolKit software. It is based on Density Functional Theory (DFT) combined with `Non-Equilibrium Green's Function Formalism` (NEGF). We obtain the relevant properties using the spin dependent band structure, conductance, transmission, density of states and magnetic moment. These results can be utilized to describe the nanoscale structures and stimulate the experimental works.