Post on 11-Oct-2020
Half-metals at finite temperature
J.J. Attema
Inleiding
Steeds grotere vraag naar snellere computers.
Van begin af aan exponentiële groei: “Moore’s Law”.
Voornamelijk bereikt door miniaturisatie.
2
Inleiding
Steeds grotere vraag naar snellere computers.
Van begin af aan exponentiële groei: “Moore’s Law”.
Voornamelijk bereikt door miniaturisatie.
2
Inleiding
Steeds grotere vraag naar snellere computers.
Van begin af aan exponentiële groei: “Moore’s Law”.
Voornamelijk bereikt door miniaturisatie.
2
Inleiding
Steeds grotere vraag naar snellere computers.
Van begin af aan exponentiële groei: “Moore’s Law”.
Voornamelijk bereikt door miniaturisatie.
2
1970
1980
1990
2000
2010
10
100
1000
10000
Inleiding
Door verkleining worden oppervlakken en grenslagen steeds belangrijker.
Nieuwe, kwantum mechanische, effecten gaan een rol spelen.
Dit biedt nieuwe mogelijkheden en uitdagingen (nanotechnologie).
3
Inleiding
Door verkleining worden oppervlakken en grenslagen steeds belangrijker.
Nieuwe, kwantum mechanische, effecten gaan een rol spelen.
Dit biedt nieuwe mogelijkheden en uitdagingen (nanotechnologie).
3
Inleiding
Door verkleining worden oppervlakken en grenslagen steeds belangrijker.
Nieuwe, kwantum mechanische, effecten gaan een rol spelen.
Dit biedt nieuwe mogelijkheden en uitdagingen (nanotechnologie).
3
Inleiding
Door verkleining worden oppervlakken en grenslagen steeds belangrijker.
Nieuwe, kwantum mechanische, effecten gaan een rol spelen.
Dit biedt nieuwe mogelijkheden en uitdagingen (nanotechnologie).
3
Spintronica
Een elektron heeft een lading maar ook een “spin”.
Onder de Curie temperatuur zijn de spins geordend.
Maar al bij veel lagere temperaturen last van wanorde.
4
Spintronica
Een elektron heeft een lading maar ook een “spin”.
Onder de Curie temperatuur zijn de spins geordend.
Maar al bij veel lagere temperaturen last van wanorde.
4
Spintronica
Een elektron heeft een lading maar ook een “spin”.
Onder de Curie temperatuur zijn de spins geordend.
Maar al bij veel lagere temperaturen last van wanorde.
4
Spintronica
Een elektron heeft een lading maar ook een “spin”.
Onder de Curie temperatuur zijn de spins geordend.
Maar al bij veel lagere temperaturen last van wanorde.
4
Half-metalen
De meeste metalen geleiden voor beide spin richtingen; er is geen controle over de afzonderlijke spins.
Bij een half-metaal zorgt slechts één spin richting voor de geleiding. De spins kunnen onafhankelijk van elkaar gebruikt worden.
Ideaal voor onderzoek én toepassingen.
5
Half-metalen
De meeste metalen geleiden voor beide spin richtingen; er is geen controle over de afzonderlijke spins.
Bij een half-metaal zorgt slechts één spin richting voor de geleiding. De spins kunnen onafhankelijk van elkaar gebruikt worden.
Ideaal voor onderzoek én toepassingen.
5
Methode
Het werk in dit proefschrift zijn numerieke ab initio berekeningen.
Een numerieke aanpak heeft voordelen boven een puur experimentele.
Resultaten slechts zo goed als het model; berekeningen snel te groot of te lang.
16 Chapter 1: Introduction
Figure 1.7 Self-consistency loop for solving the DFT-equations.
performed using a Monkhorst-Pack k-point grid and a modified tetrahedralmethod.51,52 The exchange correlation potential is calculated using the gen-eralized gradient approximation of Perdew and Wang with the corrections ofVosko, Wilk, and Nusair.40,41,53
The final equations are solved using an iterative approach, see figure 1.7.The input for the calculations are the atomic positions and the lattice con-stants. Then, a starting density !0 is constructed, for instance by overlappingthe atomic charge densities, or it can be taken from a previous calculation.The wave functions "0
i are then calculated using equation 1.5, and a newdensity !1 is constructed from equation 1.6. At this point you either acceptthe ! as the correct density or use it to improve the initial guess and re-peat the process. From the converged wave functions "n
i the total energy,the density of states, local magnetic moments, (via the Hellman-Feynmanntheorem) atomic forces, and the band-structure can be calculated.
1.5 Outline
The original aim of this thesis is to investigate how recent advances innanotechnology, i.e. the ability to create and manipulate structures on ananoscopic scale, can be used to improve the performance of spintronic de-vices. Although some spintronic e!ects persist up to room temperature,temperature is often a limiting factor in designing devices. It is impossi-ble to remove all temperature e!ects completely. We can, however, try to
6
Onderwerpen
Half-heuslers: oppervlakte en grenslaag probleem, nanostructurering en temperatuurs effecten.
Sesquioxides: op zuurstof gebaseerd ferromagnetisme.
Verband tussen oppervlakte stabiliteit en werkfuncties.
7