具有磁性杂质的石墨烯中电子输运理论的研究

本课题主要是从理论上研究掺入磁性杂质的石墨烯系统中Dirac电子的输运性质，内容主要包括：利用安德生局域化和s-d交换模型的理论，且考虑自旋轨道相互作用，引进一个简单的模型描述该系统。基于自洽Born近似，利用Kubo公式，计算系统的径向和Hall电导等物理量，深入分析磁性杂质和自旋轨道相互作用的联合效应在输运中的表现及其发生的内在物理机制, 进一步研究温度、化学势的调节对这种联合效应的影响，以及磁性杂质对系统的自旋输运和磁输运的影响，从而预测掺杂graphene系统的新行为，为发展基于graphene的新型量子器件提供理论参考、寻找新的研究方向和新的规律。

本项目研究内容主要包括三方面：1）石墨烯中磁杂质间的相互作用及其对输运性质的影响；2）掺杂石墨烯自旋阀系统的磁输运；3）辐射场作用下石墨烯系统以及分子隧道结的电子输运性质。首次发现：1）石墨烯中自旋轨道耦合和磁杂质上自旋翻转散射的共同作用导致了异常霍尔效应；2）磁杂质能操控石墨烯自旋阀系统的共振隧穿，该发现为设计用磁化电极探测杂质的局域磁态提供了理论依据；3）磁杂质间的相互作用强烈抑制了杂质的磁化，并导致了磁化边界分裂为三个峰；4）超快激光可以有效调控石墨烯系统的磁输运，并在石墨烯自旋阀中诱导高效的自旋和电荷输运。