КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АТОМНОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ ИНТЕРФЕЙСОВ LSMO С УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ РАЗЛИЧНОЙ ХИРАЛЬНОСТИ | Научно-инновационный портал СФУ

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АТОМНОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ ИНТЕРФЕЙСОВ LSMO С УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ РАЗЛИЧНОЙ ХИРАЛЬНОСТИ

Перевод названия: ATOMIC AND ELECTRONIC STRUCTURE OF CNT/LSMO-BASED NANOCOMPOSITES: A DFT STUDY

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2015

Ключевые слова: LSMO, GGA+U, carbon nanotubes, Spin polarization, spintronics, углеродные нанотрубки, спиновая поляризация, спинтроника

Аннотация: Замещенные манганиты лантана с общей формулой La 1-xSr xMnO 3 (LSMO) являются перспективными материалами спинтроники и спинкалоритроники, что обусловлено практически стопроцентной спиновой поляризацией данных материалов. На основе интерфейсов LSMO-графен были созданы высокоэффективные органические светодиоды (ОLED) и спиновые клапаны. Многостенные углеродные нанотрубки, соединяющие электроды на основе La 0,7Sr 0,3MnO 3, являющегося полуметаллом, демонстрируют высокое магнитное сопротивление, большое время жизни ориентированного спина, высокую скорость Ферми. Полученные экспериментальные результаты подтверждаются также данными квантово-химических расчетов. Тем не менее интерфейсы замещенных манганитов лантана с углеродными нанотрубками в настоящее время изучены недостаточно. В ходе квантово-химического исследования взаимодействия углеродных нанотрубок различной хиральности с поверхностью замещенного манганита лантана La 0,67Sr 0,33MnO 3 при помощи теории функционала плотности в обобщенно-градиентном приближении с использованием поправки Хаббарда и коррекции вандерваальсова взаимодействия рассмотрены различные варианты расположения нанотрубок относительно атомов пластины. Рассмотрены нанотрубки как конфигурации «зигзаг» (хиральности (9,0)), так и конфигурации «кресло» (хиральности (5,5)). Построены парциальные плотности состояний атомов нанотрубок, исследовано влияние подложки на электронную структуру нанотрубок, а также возможность применения исследуемых нанокомпозитов в устройствах спинтроники. Показано, что при взаимодействии углеродных нанотрубок с поверхностью LSMO (001) вследствие несовпадения структурных параметров наблюдается деформация нанотрубок по сравнению с исходной структурой. Нанотрубка хиральности (9,0) после взаимодействия с пластиной оказывается сжатой примерно на 9 %, в то время как нанотрубка хиральности (5,5) растягивается примерно на 5 %. Установлено, что указанная деформация приводит к значительному изменению электронной структуры нанотрубок и смещению уровня Ферми. Однако несмотря на то, что композиты в целом оказываются практически полностью спин-поляризованными, данный эффект обусловлен присутствием LSMO в составе системы, в то время как различия в заселенности разных спиновых подсистем для нанотрубок практически отсутствуют. Complex half-metallic manganites La 1-xSr xMnO 3 (LSMO) are promising materials for spintronic and spicaloritronic applications due to 100 % of spin polarization. Using spin-polarized currents through LSMO-graphene interfaces a number of LSMO-based high-efficiency organic LED and spin-valve nanodevices have been developed. Large magnetoresistance effects bonded with large output signals were detected in a nanodevice. The device of multiwall carbon nanotube that spans a gap between spin-polarized half-metallic La 0.7Sr 0.3MnO 3 electrodes demonstrated long spin lifetime and high Fermi velocity in the nanotube, the high spin polarization of the manganite electrodes and the resistance of the interfacial barrier for spin injection. The experimental results were supported by density functional theory calculations. Interfaces of La 0,67Sr 0,33MnO 3 with armchair and zigzag carbon nanotubes (CNT) were studied by means of quantum chemistry within density functional theory. All calculations were performed using generalized gradient approximation with Hubbard correction (GGA+U) and Grimme correction of dispersion interaction. Different configurations of composite compartments mutual arrangement were considered. The analysis of partial densities of states (PDOS) reveals the influence of substrate on nanotube’s electronic structure. The possibility of nanotubes’ spin polarization and utilization of such nanocomposites in spintronics is also discussed. It was found that interaction between carbon nanotubes and LSMO slab lead to major deformation of the tube due to the difference in structural parameters of composite compartments. Zigzag (9,0) nanotube is contracted by 9% while armchair (5,5) nanotube is stretched by 5 %. Although this deformation results in significant change in nanotube’s electronic structure, there is no visible difference between spin-up and spin-down PDOSes of the tubes. Composites are then almost totally spin-polarized due to the presence of LSMO.

Ссылки на полный текст

Издание

Журнал: Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева

Выпуск журнала: Т. 16, 3

Номера страниц: 729-734

ISSN журнала: 18169724

Место издания: Красноярск

Издатель: Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева

Авторы

  • Ковалева Е.А. (Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН)
  • Кузубов А.А. (Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН)
  • Куклин А.В. (Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН)
  • Михалев Ю.Г. (Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН)
  • Попов З.И. (Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева)

Вхождение в базы данных

Информация о публикациях загружается с сайта службы поддержки публикационной активности СФУ. Сообщите, если заметили неточности.

Вы можете отметить интересные фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.