卟啉分子通過共價鍵附在石墨烯上，形成幾種不同的異向構(gòu)型，這些結(jié)構(gòu)受石墨烯邊緣的局部結(jié)構(gòu)和卟啉鍵合作用的影響，包括不同數(shù)量的 β 和耦合位置。當(dāng)卟啉分子附著在 GNRs 上時，保持了它的磁性，這使得該系統(tǒng)成為一種理想的電極材料，實現(xiàn)了這種電子器件的實用化，能夠**地調(diào)節(jié)卟啉基分子的電子和磁性質(zhì)。

  通過不同的 β 和中間連接，將**卟啉分子側(cè)附在 6zGNR 上，利用原理計算它的電子和自旋極化輸運(yùn)特性。與原始的 zGNRs 相比，porphine/6zGNRs 表現(xiàn)了所有耦合的 FM 基態(tài)。

  在此實驗過程中我們發(fā)現(xiàn)1.卟啉與 6zGNR 的雜化干擾了石墨烯晶格對稱性，導(dǎo)致自旋挫折，2.卟啉分子在傳輸函數(shù)中引入了 Fano 反共振，其能量位置取決于耦合的類型。同時，我們還探討了柵電壓下，這些 Fano 反共振的相關(guān)性，目的是控制零偏壓下的自旋極化輸運(yùn)。結(jié)果表明，該自旋濾波器的自旋極化率接近98%。在低偏壓下，由卟啉分子誘導(dǎo)的 Fano 反共振，顯示出負(fù)微分電阻現(xiàn)象。隨著電壓的升高，自旋電流急劇增加。

圖文導(dǎo)讀：

圖1 (a) 雙電極器件示意圖，其中卟啉分子附著在 6zGNR 上，β-(紅色圓)和 meso -(粉紅色圓)位置表明兩個主要耦合點(diǎn)。(b) β-,β- (M1), (c) β-,β- (M2), (d) β-, meso-,β- (M3) 和 (e)β-,β-, meso-,β- (M4) 卟啉分子連接的示意圖。M1 和 M2 的結(jié)構(gòu)因卟啉環(huán)中間H原子的排列而不同。A 和 B 代表納米帶中，不同的 A/B 亞晶格碳原子，其數(shù)(1，.，11)代表了卟啉上的原子。H 原子的顏色是白色，N 原子的顏色是藍(lán)色，C 原子的顏色是黑色。

圖2 (a-d) M1、M2、M3 和 M4 的自旋密度等值圖。注意，不同的耦合改變了卟啉分子中磁有序和強(qiáng)度值。藍(lán)色和紅色對應(yīng)于自旋向上和自旋向下。

圖3 (a-d)分別用于 M1、M2、M3 和 M4 系統(tǒng)的自旋極化能帶結(jié)構(gòu)(左圖)和投影態(tài)密度 (PDOS) (右圖)。Porphine 對每個系統(tǒng)的作用，對應(yīng)于 PDOS 中的陰影區(qū)域。虛線/實線表示自旋向上/向下。

圖4 器件中 6zGNR 和 porphirin 分子處的自旋極化透射譜(頂板)和投影態(tài)密度 (PDOS)：(a，b)M1，(c，d)M2，(e，f)M3 和 (g，h)M4。(i) EF 周圍選定負(fù)峰對應(yīng)的散射態(tài)波函數(shù)。藍(lán)色/紅色曲線對應(yīng)于自旋向上/自旋-向下。

圖5  (a,b)M1，(c,d)M2，(e,f)M3 和 (g,h)M4 系統(tǒng)在柵電壓作用下的自旋極化透射譜。(i-l)Fano 反共振能量的位置，以及自旋濾波器效率 (SFE) 與柵電壓 (Vg) 的函數(shù)關(guān)系。藍(lán)/紅線對應(yīng)于自旋向上/自旋-向下。

圖6  (a)M1，(b)M2，(c)M3 和 (d)M4 連接的自旋極化 I-V 特性。藍(lán)線和紅線分別表示自旋向上和自旋向下。

圖7 (a，b和c)在 V=0.3，0.4和1.0V下，M1系統(tǒng)的自旋極化透射譜。(d)，在偏壓范圍內(nèi)，透射譜上 (I和II) 和偏壓外V=0.3V時 (Iii) 的散射態(tài)。垂直虛線表示偏壓大小。虛線藍(lán)色(實心紅)線對應(yīng)自旋朝上(自旋朝下)。

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