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Giant magnetoresistance and spin-filtering effects in zigzag graphene and hexagonal boron nitride based heterojunction
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资源说明：Giant magnetoresistance and spin-filtering effects in zigzag graphene and hexagonal boron nitride based heterojunction
本文研究的是基于锯齿型石墨烯纳米带和六方氮化硼纳米带的异质结中出现的巨大磁阻效应和自旋过滤效应。研究采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论对异质结的自旋依赖电子输运性质进行了探讨。研究结果表明，该异质结可以实现巨大的磁阻效应，磁阻比值可达到10的6次方。此外，在铁磁性和反铁磁性磁配置下，该异质结表现出近100%的自旋过滤效率，在较宽的偏压范围内均能保持良好的性能。以下内容将详细介绍所涉及的关键知识点：
1. 锯齿型石墨烯纳米带：石墨烯是一种由碳原子形成的二维材料，具有六方晶系的对称性，其独特的物理特性使其在纳米电子学领域具有潜在的应用前景。石墨烯中的电子表现出无质量狄拉克费米子的特性，具有独特的输运性质。本文中提到的锯齿型石墨烯纳米带是指石墨烯中的一种特定边缘结构，其电学特性与其它边缘形态（如扶手椅型）有所不同。
2. 六方氮化硼纳米带：六方氮化硼（h-BN）也是一种具有二维晶体结构的材料，与石墨烯类似，h-BN也具有六角形对称性。但是与石墨烯不同的是，h-BN是一种绝缘体，因此它在电子设备中可作为绝缘层使用。h-BN纳米带的电子输运性质与石墨烯纳米带存在差异，这使得基于h-BN的异质结构能够展现出不同于石墨烯的新奇特性。
3. 非平衡格林函数方法：在凝聚态物理和量子输运理论中，格林函数是分析固体系统电子性质的重要工具。非平衡格林函数方法（NEGF）是一种处理非平衡态量子输运问题的方法，它能够准确描述在有限偏压下的系统电子输运行为。在本文中，NEGF被用来计算异质结的电子输运特性。
4. 密度泛函理论（DFT）：这是计算物理和化学中的一个重要理论框架，用于通过电子密度来描述多电子体系的基态特性。DFT可以用来预测材料的电子结构和能量，为理解物质的基本性质和设计新材料提供了理论基础。在本文的研究中，DFT被用来计算锯齿型石墨烯纳米带和h-BN纳米带的电子结构和相互作用。
5. 磁阻效应（Magnetoresistance）：这是指在外加磁场作用下，材料的电阻会发生变化的现象。磁阻效应的大小通常用磁阻比（MR ratio）来描述，计算公式为（R(H)-R(0)）/R(0)，其中R(H)是外加磁场下的电阻，R(0)是零磁场下的电阻。巨大的磁阻效应通常指磁阻比值很高的现象，这在电子设备，如磁性传感器等的应用中非常重要。
6. 自旋过滤效应（Spin-filtering）：这是磁性电子器件中的一个效应，指电子通过特定材料或结构时，根据电子自旋的不同被筛选的特性。在自旋电子学中，自旋过滤是实现自旋极化电流的关键技术，可以用于制作自旋过滤器、自旋阀等器件。
7. 自旋电子学（Spintronics）：这是一门研究电子自旋和电子电荷在电子器件中的操控和利用的科学和技术。自旋电子学旨在发展新一类的电子器件，它们不仅依赖于电子的电荷，还依赖于电子的自旋态，以实现更高的信息处理速度、更小的尺寸和更低的能耗。
本文的研究为基于二维材料的异质结构的电子输运性质提供了新的理论支持，并且为自旋电子学器件的设计与应用提供了新的思路。通过利用石墨烯和h-BN的自旋依赖电子输运性质，可望开发出新的高性能电子器件。
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