جريانهاي خالص اسپيني و قطبيده اسپيني در مولكول بنزن متصل شده به سه رابط گرافيني

Pure spin and spin polarized currents in the benzene molecule connected to three graphene leads

در اين پژوهش با استفاده از روش نظري تابع گرين جريان هاي وابسته به اسپين در پيوندگاه بنزني مورد مطالعه قرار گرفته است. پيوندگاه مولكولي، به سه نانو نوار گرافيني نيمه نامتناهي، تحت عنوان رابط هاي خروجي متصل شده است. به منظور شكستن تبهگني الكترون ها با حالت هاي اسپيني متفاوت، ميدان مغناطيسي تبادلي بر پيوندگاه مولكولي اعمال مي شود. نتايج نشان مي دهند كه با انتخاب مناسب هندسه ي ساختار و همچنين با تنظيم پتانسيل هاي شيميايي، جريان اسپيني خالص و همچنين جريان اسپيني كاملاً قطبيده، در يكي از رابط هاي خروجي ايجاد مي شوند. مزيت بكارگيري مولكول بنزن در مركز پيوندگاه پيدايش جريان خالص اسپيني در ولتاژهاي متعدد است. در ادامه، جداسازي فضايي جريان هاي قطبيده اسپيني در پيوندگاه بنزني بررسي شده است. نتايج نشان مي دهند با در نظر گرفتن ساختار ديگري از پيوندگاه بنزني و تنظيم مجدد پتانسيل هاي شيميايي و همچنين شدت و موقعيت ميدان مغناطيسي تبادلي، جريان غيرقطبيده ورودي به جريان هاي خروجي كاملاً قطبيده ي اسپيني تبديل مي شود، به طوريكه جريان هاي قطبيده ي عبوري از دو رابط خروجي داراي اسپين هاي متضاد هستند.

In this work, we present a theoretical study of a molecular junction based on benzene molecule at the center of the junction with three semi infinite graphene nanoribbons as external terminals to explore spin dependent current properties by using Green's function method. The exchange magnetic field is exerted on the molecular junction in order to break the degeneracy of electrons with spin up and spin down states. It is shown that by changing chemical potential and choosing a proper geometry of the structure we can control the direction of spin dependent electron current such that in one of the external terminals electrons with different spin states flow in opposite directions; therefore, in that terminal the pure spin current can be attainable. In addition, we show that by considering another form of benzene Y-shape junction and by readjusting chemical potentials of the external terminals, we can set the system in a way that a totally unpolarized incoming spin current split into spin up and spin down currents which transmit through different output terminals. In this case, the proposed system can be considered as a Stern-Gerlach device.