論文の概要: Lattice tuning of charge and spin transport in $β_{12}$-borophene nanoribbons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.22571v2
• Date: Mon, 04 Aug 2025 13:01:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-05 14:07:57.788541
• Title: Lattice tuning of charge and spin transport in $β_{12}$-borophene nanoribbons
• Title（参考訳）: β_{12}$-ボロフェンナノリボンの電荷とスピン輸送の格子チューニング
• Authors: Masoumeh Davoudiniya, Jonas Fransson, Biplab Sanyal,
• Abstract要約: ボロフェンナノリボン(BNR)は磁気ジグザグエッジを示すが、他のエッジ構成は非磁性である。 本研究では,ZBNRのスピン偏極性を高めるため,例えば,中心BNRカンに結合した熱浴によって格子振動が導入されることを実証する。 対照的に、非磁性エッジ配置はフォノンの電荷輸送を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: $\beta_{12}$-borophene nanoribbons (BNRs) exhibit magnetic zigzag edges, while other edge configurations are nonmagnetic. However, when the source, central, and drain regions of a logic device are all composed of zigzag BNRs (ZBNRs), the resulting spin polarization remains weak, unless a high voltage is applied. In this work, we demonstrate that lattice vibrations-introduced for example, via a thermal bath coupled to the central BNR-can enhance spin polarization in ZBNRs. This enhancement manifests as marked changes in the current-voltage characteristics, enabling direct experimental probing. In contrast, nonmagnetic edge configurations exhibit phonon-enhanced charge transport. We employ a tight-binding approach augmented with local electron-phonon interactions described by the Holstein model, and compute the phonon-renormalized Green's functions and transport currents using the Landauer-B\"{u}ttiker formalism. The mechanism is supported by analyzing both spinless and spinful electronic dispersions and the corresponding density of states. Compared to the phonon-free edges, structural distortions lead to anisotropic electron-phonon couplings, which significantly modify both charge and spin transport. These results position phonon as an effective tuning parameter for optimizing borophene-based logic devices via engineered edge configurations.
• Abstract（参考訳）: $\beta_{12}$-borophene nanoribbons (BNRs) は磁気ジグザグエッジを示すが、他のエッジ構成は非磁性である。 しかし、論理装置のソース、中央およびドレイン領域がすべてジグザグBNR(ZBNR)で構成されている場合、高電圧を印加しなければスピン偏極は弱いままである。 本研究では,ZBNRのスピン偏極性を高めるため,例えば,中心BNRカンに結合した熱浴によって格子振動が導入されることを実証する。 この拡張は、電流電圧特性の顕著な変化として現れ、直接実験的な探査を可能にする。 対照的に、非磁性エッジ配置はフォノンの電荷輸送を示す。 ホルスタインモデルにより記述された局所電子-フォノン相互作用を付加した強結合アプローチを採用し、Landauer-B\"{u}ttikerフォーマリズムを用いてフォノン正規化グリーン関数と輸送電流を計算する。 この機構は、スピンレス電子分散とスピンフル電子分散と対応する状態密度の両方を解析することによって支持される。 フォノンフリーエッジと比較して、構造歪みは異方性電子-フォノンカップリングを引き起こし、電荷輸送とスピン輸送の両方を著しく変化させる。 これらの結果から,ボローフェンに基づく論理デバイスを最適化するための効果的なチューニングパラメータとしてフォノンが位置づけられた。

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