Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Analysis of a spin-particle tunnelling junction
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Physics, Department of Physics and Astronomy, Materials Theory. (Materialteori)
2015 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

This project is to analyse the energy spectrum of a spin-molecular tunnelling junction which is composed of molecules confined between two conducting metallic leads. By letting a continuous stream of electrons flow across the junction the molecules can interact with each other with an indirect force called exchange interaction, and those exchange interactions which are of interest in this project are described by models called the Heisenberg, the Ising and the Dzyaloshinski-Moriya models. The molecules may also interact with themselves anisotropically and if there is an external magnetic field there will be yet another kind of interaction. The goal of this project is to see the contribution of all these spin interactions and how they affect the resulting energy spectrum under the variation of the junction's chemical potential and the voltage bias between the leads.

This project is of a theoretical nature where the models are analytically adapted for a restricted scenario and is later on numerically calculated to be graphed and analysed. The models are restricted to only consider molecules of same spin and approximated to only consider interactions between closest neighbouring molecules.

The results are composed of both analytically derived energy values and numerical computed values which show that there exists certain critical values of the variation parameters which naturally splits the ground state of the system and that the self-interaction may further split the degenerate ground state. A possible outcome of these result could be the possibility to control the magnetic order of the molecules to either be locked in an anti-ferromagnetic configuration or be easily mixed by manipulating the chemical potential or the voltage bias.

Abstract [sv]

Detta projekt handlar om att analysera energispektrumet från en spinn-molekyl-tunnelkor-sning som består av molekyler instängda mellan två ledande metaller. När en kontinuerlig elektronström korsar tunnelkorsningen så kan molekylerna växelverka med varandra via en indirekt kraft kallad utbytesinteraktion, och de utbytesinteraktioner som är relevanta i denna uppställning beskrivs av de så kallade Heisenberg-, Ising- och Dzyaloshinski-Moriya-modellerna. Molekylerna kan också växelverka med sig själva anisotropt och om det finns ett externt magnetfält så tillkommer ytterligare en interaktionsterm. Målet för detta projekt är att se hur alla dessa spinnbidrag påverkar det slutliga energispektrumet under variation av korsningens kemiska potential och spänningen mellan metalledarna.      

Projektet är teoretiskt lagt på så sätt att modellerna är analytiskt anpassade för ett begränsat scenario samt att de är numeriskt beräknade så att energispektrumet kan plottas i grafer och analyseras. Modellerna är begränsade för molekyler av samma spinn och är approximerade så att endast närmsta-granne-interaktioner är beaktade.      

Resultaten är uppdelade i både analytiskt framtagna energivärden samt numeriskt beräknande energinivåer och båda visar att det finns kritiska värden på variationsparametrarna som automatiskt delar grundtillståndet för systemet samt att självinteraktionerna ytterligare kan dela det degenererade grundtillståndet. Ett möjligt utfall av dessa resultat är att de kan användas till att kontrollera systemets magnetiska ordning på så sätt att det antingen är låst i en antiferromagnetisk konfiguration eller med enkelhet kan mixas genom att ändra den kemiska potentialen eller spänningen mellan metalledarna.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 29 p.
Series
FYSAST, FYSKAND1031
Keyword [en]
Spin Molecules Energy Spectrum
National Category
Other Physics Topics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-254984OAI: oai:DiVA.org:uu-254984DiVA: diva2:820858
Educational program
Bachelor Programme in Physics
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-06-16 Created: 2015-06-12 Last updated: 2015-06-16Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1272 kB)90 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1272 kBChecksum SHA-512
f8690184f180b43359cb916fd7d97f22158cbc8edbb6db977e457ece86c63b70c9fd09476c4873244318ad664ffe851274a355d2e567aa2464c1c36784e2e00b
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Materials Theory
Other Physics Topics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 90 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 541 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf