Optical properties of hydrogenated graphene and Fe/GaAs(001) from first principles

Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Datum:	13 Oktober 2014
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. Jaroslav Fabian
Tag der Prüfung:	30 Juni 2014
Institutionen:	Physik > Institut für Theoretische Physik > Lehrstuhl Professor Richter > Arbeitsgruppe Jaroslav Fabian
Stichwörter / Keywords:	ab initio, first principles, density functional theory, DFT, magneto-optics, magneto-optical Kerr effect, MOKE, anisotropic MOKE, hydrogenated graphene, WIEN2k, Fe/GaAs(001), spintronics, spin injection
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	30797

Zusammenfassung (Englisch)

Hydrogenated graphene and the Fe/GaAs(001) heterostructure are candidate systems for novel graphene- and semiconductor-based spintronics devices. This dissertation investigates the optical properties of these systems from first-principles density functional theory (DFT) calculations. Its goal is to motivate the use of optical methods in the experimental study of hydrogenated graphene and ...

Zusammenfassung (Englisch)

Hydrogenated graphene and the Fe/GaAs(001) heterostructure are candidate systems for novel graphene- and semiconductor-based spintronics devices. This dissertation investigates the optical properties of these systems from first-principles density functional theory (DFT) calculations. Its goal is to motivate the use of optical methods in the experimental study of hydrogenated graphene and Fe/GaAs(001).

Indeed, the results suggest that optical methods can be used to study important properties of these systems, such as the effects of the spin-orbit coupling fields at the Fe/GaAs interface. A better understanding of those can help advance the design of efficient spin injection devices. Other interesting properties that can be studied by optical methods are the hydrogenation-induced band gap and magnetism in graphene. Eventually, this could lead to graphene-based spin manipulation devices such as graphene transistors.

In addition to these results a lot of background on ab initio DFT is covered, as well as the theory explaining the anisotropic polar magneto-optical Kerr effect (AP-MOKE).

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

Hydrogeniertes Graphen und die Fe/GaAs(001) Heterostruktur sind vielversprechende Systeme für neuartige graphen- und halbleiterbasierte Spintronik-Schaltelemente. Diese Dissertation untersucht die optischen Eigenschaften dieser Systeme mittels ab initio Dichtefunktionaltheorie (DFT). Ziel ist es, die Verwendung optischer Methoden bei der experimentellen Untersuchung von hydrogeniertem Graphen und ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

Hydrogeniertes Graphen und die Fe/GaAs(001) Heterostruktur sind vielversprechende Systeme für neuartige graphen- und halbleiterbasierte Spintronik-Schaltelemente. Diese Dissertation untersucht die optischen Eigenschaften dieser Systeme mittels ab initio Dichtefunktionaltheorie (DFT). Ziel ist es, die Verwendung optischer Methoden bei der experimentellen Untersuchung von hydrogeniertem Graphen und Fe/GaAs(001) zu motivieren, um wichtige Eigenschaften dieser Systeme studieren zu können.

Dazu gehören beispielsweise die Spin-Bahn-Felder an der Grenzfläche zwischen Fe und GaAs. Hier trägt ein besseres Verständnis zur Entwicklung von effizienten Bauelementen zur Spininjektion bei. Andere interessante Eigenschaften, die mit optischen Methoden untersucht werden können, sind die durch Hydrogenierung erzeugte Bandlücke in Graphen, sowie der dabei auftretende Magnetismus. Dies könnte letztendlich zu graphenbasierten Bauelementen zur Manipulation von Spins führen, wie zum Beispiel Graphen-Transistoren.

Zusätzlich zu diesen Ergebnissen wird auch Hintergrundwissen über ab initio DFT abgehandelt und die Theorie des anisotropen polaren magneto-optischen Kerr-Effektes (AP-MOKE) erklärt.

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