O grafeno versus gás de elétrons 2d: filtro fano relativístico de spins por meio de pontas de afm e stm

Abstract

We explore theoretically the density of states (LDOS) probed by an STM tip of 2D systems hosting an adatom and a subsurface impurity, both capacitively coupled to AFM tips and traversed by antiparallel magnetic fields. Two kinds of setups are analyzed, a monolayer of graphene and a two-dimensional electron gas (2DEG). The AFM tips set the impurity levels at the Fermi energy, where two contrasting behaviors emerge: the Fano factor for the graphene diverges, while in the 2DEG it approaches zero. As result, the spin-degeneracy of the LDOS is lifted exclusively in the graphene system, in particular for the asymmetric regime of Fano interference. The aftermath of this limit is a counterintuitive phenomenon, which consists of a dominant Fano factor due to the subsurface impurity even with a stronger STMadatom coupling. Thus we find a full polarized conductance, achievable just by displacing vertically the position of the STM tip. To the best knowledge, our work is the first to propose the Fano effect as the mechanism to filter spins in graphene. This feature arises from the massless Dirac electrons within the band structure and allows us to employ the graphene host as a relativistic Fano spin-filter

Foi estudado teóricamente a densidade local de estados (LDOS), por meio de uma ponta de STM, de sistemas bidimensionais hospedando um adatom e uma segunda impureza localizada abaixo da superfície hospedeira, ambos capacitivamente acoplados a pontas de AFM e atravessados por campos magnético antiparalelos. São analisados dois sistemas, uma monocamada de grafeno e um gás de elétrons bidimensional (2DEG). As pontas de AFM ajustam os níveis das impurezas com respeito à energia de Fermi, onde dois comportamentos constrastantes emergem: o fator de Fano para o grafeno diverge, enquanto no 2DEG ele se aproxima de zero. Como resultado, a degenerescência de spin da LDOS é levantada exclusivamente no sistema do grafeno, em particular para o regime assimétrico da interferência Fano. O resultado deste limite é um fenômeno não intuitivo, que consiste de um fator de Fano dominante devido à impureza que se encontra abaixo do plano de grafeno, mesmo com um forte acoplamento entre a ponta do STM e o adatom. Assim, foi obtida uma condutância completamente polarizada, por meio do deslocamento vertical da posição da ponta de STM. Para melhor conhecimento, este trabalho é a primeira proposta que utiliza o efeito Fano como mecanismo para filtrar spins no grafeno. Esta característica surge a partir de elétrons de Dirac que se comportam como se não tivessem massa, por conta da estrutura de bandas do grafeno, e nos permite empregá-lo como um filtro de spins relativístico Fano