Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/11147/7672
Title: Spin-spin interactions of magnetic impurities in graphene nanoribbons
Other Titles: Grafen nanoşeritlerdeki manyetik safsızlıkların spin-spin etkileşimleri
Authors: Güçlü, Alev Devrim
Kolay, Anıl
Keywords: Graphene nanoribbons
Quantum Monte Carlo
Adatoms
RKKY interactions
Graphene
Anderson model
Issue Date: Jul-2019
Publisher: Izmir Institute of Technology
Source: Kolay, A. (2019). Spin-spin interactions of magnetic impurities in graphene nanoribbons. Unpublished master's thesis, İzmir Institute of Technology, İzmir, Turkey
Abstract: In this thesis, we investigate the interaction between two impurity adatoms with high magnetic moment which are located on zigzag graphene nanoribbons that consist of 10516 atoms. The magnetic adatoms communicate with other trough the host electrons such as Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida (RKKY) interactions. Firstly, in order to numerically calculate the two impurity Anderson model, we use quantum Monte Carlo technique. When the impurity adatoms are located far from edges, the results we obtained are consistent whit the bulk graphene results in the literature. On the other hand, the specific location and orientation of adatoms on the sublattices, significantly affects the spin-spin correlations of the two impurities. However, we observe that while the adatoms approach to the edges, significant differences occur due to the edge effect of zigzag graphene nanoribbon. As a results of this, we found that the magnetic correlations can be also enhanced if the adatoms belong to the same sublattice as the edga atoms, since the states of the adatoms hybridize with edge states. Moreover, we show that chaning chemical potential can crucially affect the magnitude of the correlations of the adatoms, and may lead to aphase transitions from ferromagnetic to antiferromagnetic or vice versa. Besides, we observe that when the width of the zigzag graphene nanoribbons is decreased, the spin-spin correlations are affected.On the other hand, we also calculated spin-spin correlations using mean-field approximation for themean-field Anderson model. We found that results significantly differ from quantum Monte Carlo results. In addition, when the electron-electron interations of he host atoms are taken into account, crucial differences are obtained at the impurity correlations.
Bu tezde, 10516 atomdan oluşan zigzag grafen nanoşeritlerin üzerinde bulunan yüksek manyetik momentli iki safsızlık adatomu arasındaki etkileşimi araştırıyoruz. Manyetik adatomlar, Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida (RKKY) etkileşimleri gibi konak elektronları yoluyla birbirleriyle iletişim kuruyorlar. İlk olarak, iki safsızlık Anderson modelini sayısal olarak hesaplamak için, kuantum Monte Carlo tekniğini kullanıyoruz. Safsızlık adatomları kenarlardan uzağa yerleştirildiğinde, elde ettiğimiz sonuçlar literatürdeki yığın grafen sonuçlarıyla tutarlıdır. Öte yandan, alt örgüler üzerindeki adatomların spesifik konumu ve yönelimi, iki safsızlığın spin-spin korelasyonlarını önemli ölçüde etkiler. Bununla birlikte, adatomlar kenarlara yaklaşırken, zigzag grafen nanoribbonun kenar etkisinden dolayı önemli farklılıklar olduğunu gözlemliyoruz. Bunun bir sonucu olarak, adatomlann kenar durumları ile melezleştiğinden, adatomların kenar atomlarıyla aynı alt örgüye ait olması durumunda manyetik korelasyonların artabileceğini bulduk. Dahası, değişen kimyasal potansiyelin, adatomların korelasyonlarının büyüklüğünü önemli ölçüde etkileyebileceğini ve feromanyetikten antiferomanyetiğe veya tersi bir faz geçişine yol açabileceğini gösteriyoruz. Aynca, zigzag grafen nanoşeritlerin genişliği azaldığında, spin-spin korelasyonlannın etkilendigini gözlemliyoruz. Diğer taraftan, ortalama alan Anderson modeli için ortalama alan yaklaşımı kullanarak spin-spin korelasyonlarını da hesapladık. Sonuçların kuantum Monte Carlo sonuçlarından önemli ölçüde farklı olduğunu bulduk. Ek olarak, konak atomlanın elektron-elektron etkileşimleri hesaba katıldığında, safsızlık korelasyonlannda önemli farklılıklar elde edilir.
Description: Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Physics, Izmir, 2019
Includes bibliographical references (leaves: 79-86)
Text in English; Abstract: Turkish and English
URI: https://hdl.handle.net/11147/7672
Appears in Collections:Master Degree / Yüksek Lisans Tezleri

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
T001905.pdfMasterThesis40.43 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open
Show full item record



CORE Recommender

Page view(s)

116
checked on Feb 26, 2024

Download(s)

46
checked on Feb 26, 2024

Google ScholarTM

Check





Items in GCRIS Repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.