Электронная структура графена на поверхности сплава Гейслера Co2FeSi

Авторы

E.Y. Lobanova ^1, ² , E.K. Mikhailenko ^3, ⁴ , G.S. Grebenyuk ⁵

¹ Институт перспективных систем передачи данных Университета ИТМО, Кронверкский пр., 49, лит. А, 197101, Санкт-Петербург, Россия

² Отделение физики твердого тела, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, ул. Политехническая, д. 26, 194021, Санкт-Петербург, Россия

³ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (ЛЭТИ), Санкт-Петербург, 197376, Россия

⁴ Отделение нейтронных исследований, Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”, Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова, 188300, Гатчина, Россия

⁵ Отделение физики плазмы, атомной физики и астрофизики, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, 194021, Россия

10.17586/2687-0568-2024-6-2-43-46

Rev. Adv. Mater. Technol., 2024, vol. 6, no. 2, pp. 43–46

Аннотация

Благодаря высокой подвижности носителей заряда и большой длине спиновой диффузии графен является перспективным материалом для применения в спинтронике. Для достижения эффективного спинового транспорта и повышения эффективности спиновой инжекции необходимы интерфейсы графена с материалами с высокой спиновой поляризацией, такими как сплавы Гейслера. В данной работе проведены первопринципные расчеты электронной структуры графена/Co2FeSi в рамках метода функционала плотности. Показано, что высокий процент спиновой поляризации в этой системе сочетается с линейной дисперсией π-состояний графена. Результаты показывают, что сплав Гейслера Co2FeSi является многообещающим кандидатом для устройств спинтроники на основе графена.

Ключевые слова

графен; сплавы Гейслера; спинтроника

Финансирование

Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation: 075-15-2021-1349

Ссылки

1.    W. Han, R. Kawakami, M. Gmitra, J. Fabian, Graphene spintronics, Nature Nanotechnology, 2014, vol. 9, pp. 794-807.
2.    S. Li, K.V. Larionov, Z.I. Popov, T. Watanabe, K. Amemiya, S. Entani, P.V. Avramov, Y. Sakuraba, H. Naramoto, P.B. Sorokin, S. Sakai, Graphene/Half-Metallic Heusler Alloy: A Novel Heterostructure toward High-Performance Graphene Spintronic Devices, Advanced Materials, 2020, vol. 32, no. 6, art. no. 1905734.
3.    G.F. Li, Y. Du, T. You, Y. Tan, G.Q. Li, Y. Zhang, S. Liu, S, Epitaxy of half-metallic Heusler alloy Co2MnSi on Ge(111) substrate via a graphene interlayer with L21-ordered Co2MnSi, Applied Physics Letters, 2022, vol. 120, no. 16, art. no. 162403.
4.    G.F. Li, J. Hu, H. Lv, Z. Cui, X. Hou, S. Liu, Y. Du, Effect of graphene tunnel barrier on Schottky barrier height of Heusler alloy Co2MnSi/graphene/n-Ge junction, Chinese Physics B, 2016, vol. 25, no. 2, art. no. 027304.
5.    D. Du, T. Jung, S. Manzo, Z. LaDuca, X. Zheng, K. Su, V. Saraswat, J. McChesney, M.S. Arnold, J.K. Kawasaki, Controlling the balance between remote, pinhole, and van der Waals epitaxy of Heusler films on graphene/sapphire, Nano Letters, 2022, vol. 22, no. 21, pp. 8647-8653.
6.    G. Grebenyuk, S.M. Dunaevsky, E.Yu. Lobanova, D.A. Smirnov, I.I. Pronin, Formation of graphene-capped cobalt silicides, Applied Surface Science, 2019, vol. 470, pp. 840-845.
7.    M.V. Gomoyunova, G.S. Grebenyuk, V.Yu. Davydov, I.A. Ermakov, I.A. Eliseyev, A.A. Lebedev, S.P. Lebedev, E.Yu. Lobanova, A.N. Smirnov, D.A. Smirnov, I.I. Pronin, Intercalation of Iron Atoms under Graphene Formed on Silicon Carbide, Physics of the Solid State, 2018, vol. 60, no. 7, pp. 1439-1446.
8.    P. Giannozzi, O. Andreussi, T. Brumme, O. Bunau, M.B. Nardelli, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. Ceresoli, M. Cococcioni, N. Colonna, Advanced capabilities for materials modelling with Quantum ESPRESSO, Journal of Physics: Condensed Matter, 2017, vol. 29, no. 46, art. no. 465901.
9.    D. Vanderbilt, Soft self-consistent pseudopotentials in a generalized eigenvalue formalism, Physical Review B, 1990, vol. 41, no. 11, pp. 7892-7895.
10.    P.E. Blöchl, Generalized separable potentials for electronic-structure calculations, Physical Review B, 1990, vol. 41, no. 8, pp. 5414-5416.
11.    J.P. Perdew, J. Chevary, S. Vosko, K.A. Jackson, M.R. Pederson, D. Singh, Atoms, molecules, solids, and surfaces: Applications of the generalized gradient approximation for exchange and correlation, Physical Review B, 1992, vol. 46, no. 11, p. 6671-6687.
12.    H.J. Monkhorst, J.D. Pack, Special points for Brillouin-zone integrations, Physical Review B, 1976, vol. 13, no. 12, pp. 5188-5192.
13.    S. Grimme, Semiempirical GGA-type density functional constructed with a long-range dispersion correction, Journal of Computational Chemistry, 2006, vol. 27, no. 15, pp. 1787-1799.
14.    S. Wurmehl, G.H. Fecher, H.C. Kandpal, V. Ksenofontov, C. Felser, H.J. Lin, Investigation of Co2FeSi: The Heusler compound with highest Curie temperature and magnetic moment, Applied Physics Letters, 2006, vol. 88, no. 3, art. no. 032503.
15.    H. Mori, Y. Odahara, D. Shigyo, T. Yoshitake, E. Miyoshi, Electronic band structure calculations on thin films of the L21 full Heusler alloys X2YSi (X, Y= Mn, Fe, and Co): Toward spintronic materials, Thin Solid Films, 2012, vol. 520, no. 15, pp. 4979-4983.
16.    J. Wintterlin, M.L. Bocquet, Graphene on metal surfaces, Surface Science, 2009, vol. 603, no. 10-12, pp. 1841-1852.
17.    S.M. Dunaevskii, E.Yu. Lobanova, E.K. Mikhailenko, I.I. Pronin, Electronic Structure of Graphene on Silicon Carbide Intercalated with Silicon and Cobalt Atoms, Physics of the Solid State, 2021, vol. 63, no. 6, pp. 819-824.

Том 6, № 2

Страницы 43-46

Файлы

текст статьи

аннотация

XML файл

История

Поступила в редакцию: 16 Апреля 2024

Принята: 21 Мая 2024

Доступна онлайн: 30 Июня 2024

© 2024 ITMO University.
This is an open access article under the terms
of the CC BY-NC 4.0 license.
Metadata is available under the terms of the CC BY 4.0 license