Using nonequilibrium Green's function in combination with the spin-polarized density functional theory, the spin-dependent transport properties of boron and nitrogen doped zigzag graphene nanoribbons (ZGNRs) heterojunctions with single or double edge-saturated hydrogen have been investigated. Our results show that the perfect spin-filtering effect (100%), rectifying behavior and negative differential resistance can be realized in the ZGNRs-based systems. And the corresponding physical analysis has been given.

1.
M. N.
Baibich
,
J. M.
Broto
,
A.
Fert
,
F.
Nguyen Van Dau
,
F.
Petroff
,
P.
Eitenne
,
G.
Creuzet
,
A.
Friederich
, and
J.
Chazelas
,
Phys. Rev. Lett.
61
,
2472
(
1988
).
2.
X. J.
Zhang
,
K. Q.
Chen
,
L. M.
Tang
, and
M. Q.
Long
,
Phys. Lett. A
375
,
3319
(
2011
).
3.
Q.
Yue
,
S. L.
Chang
,
J. C.
Tan
, and
S. Q.
Qin
,
Phys. Rev. B
86
,
235448
(
2012
).
4.
X. X.
Li
,
X. J.
Wu
,
Z. Y.
Li
, and
J. L.
Yang
,
J. Am. Chem. Soc.
136
,
11065
(
2014
).
5.
S. A.
Wolf
,
D. D.
Awschalom
,
R. A.
Buhrman
,
J. M.
Daughton
,
S.
von Molnár
,
M. L.
Roukes
,
A. Y.
Chtchelkanova
, and
D. M.
Treger
,
Science
294
,
1488
(
2001
).
7.
S. J.
Pearton
,
D. P.
Norton
,
R.
Frazier
,
S. Y.
Han
,
C. R.
Abernathy
, and
J. M.
Zavada
,
IEE Proc.-Circuits Devices Syst.
152
,
312
(
2005
).
9.
M.
Orlita
,
C.
Faugeras
,
P.
Plochocka
,
P.
Neugebauer
,
G.
Martinez
,
D. K.
Maude
,
A. L.
Barra
 et al,
Phys. Rev. Lett.
101
,
267601
(
2008
).
10.
A. K.
Geim
and
K. S.
Novoselov
,
Nat. Mater.
6
,
183
(
2007
).
11.
W.
Han
and
R. K.
Kawakami
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
47207
(
2011
).
12.
D.
Abanin
,
S. V.
Morozov
,
L. A.
Ponomarenko
,
R. V.
Gorbachev
,
A. S.
Mayorov
,
M. I.
Katsnelson
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
K. S.
Novoselov
,
L. S.
Levitov
, and
A. K.
Geim
,
Science
332
,
328
(
2011
).
13.
Z. Y.
Li
,
H. Y.
Qian
,
J.
Wu
,
B. L.
Gu
, and
W. H.
Duan
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
206802
(
2008
).
14.
Q. M.
Yan
,
B.
Huang
,
J.
Yu
,
F.
Zheng
,
J.
Zang
,
J.
Wu
,
B. L.
Gu
,
F.
Liu
, and
W. H.
Duan
,
Nano Lett.
7
,
1469
(
2007
).
15.
Y. W.
Son
,
M. L.
Cohen
, and
S. G.
Louie
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
216803
(
2006
).
16.
W. Y.
Kim
and
K. S.
Kim
,
Nature Nanotechnol.
3
,
408
(
2008
).
17.
T.
Ozaki
,
K.
Nishio
,
H. M.
Weng
, and
H.
Kino
,
Phys. Rev. B
81
,
075422
(
2010
).
18.
J.
Zeng
,
K. Q.
Chen
,
J.
He
,
X. J.
Zhang
, and
C. Q.
Sun
,
J. Phys. Chem. C
115
,
25072
(
2011
).
19.
X. Q.
Deng
,
Z. H.
Zhang
,
G. P.
Tang
,
Z. Q.
Fan
, and
C. H.
Yang
,
Carbon
66
,
646
(
2014
).
20.
J.
Kang
,
F. M.
Wu
, and
J. B.
Li
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
83109
(
2011
).
21.
X. Q.
Deng
,
Z. H.
Zhang
,
C. H.
Yanga
,
H. L.
Zhua
, and
B.
Liang
,
Org. Electron.
14
,
3240
(
2013
).
22.
Z. F.
Wang
and
F.
Liu
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
042110
(
2011
).
23.
M. H.
Wu
,
X. J.
Wu
, and
X. C.
Zeng
,
J. Phys. Chem. C
114
,
3937
(
2010
).
24.
J.
Zhou
,
T.
Hu
,
J. M.
Dong
, and
Y.
Kawazoe
,
Phys. Rev. B
86
,
035434
(
2012
).
25.
J.
Jung
and
A. H.
MacDonald
,
Phys. Rev. B
81
,
195408
(
2010
).
26.
X. H.
Zheng
,
R. N.
Wang
,
L. L.
Song
,
Z. X.
Dai
,
X. L.
Wang
, and
Z.
Zeng
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
123109
(
2009
).
27.
Y. F.
Li
,
Z.
Zhou
,
P. W.
Shen
, and
Z. F.
Chen
,
ACS Nano
3
,
1952
(
2009
).
28.
D. J.
Adams
,
O.
Gröning
,
C. A.
Pignedoli
,
P.
Ruffieux
,
R.
Fasel
, and
D.
Passerone
,
Phys. Rev. B
85
,
245405
(
2012
).
29.
Y. L.
Lee
,
S.
Kim
,
C.
Park
,
J.
Ihm
, and
Y. W.
Son
,
ACS Nano
4
,
1345
(
2010
).
30.
K.
Kusakabe
and
M.
Maruyama
,
Phys. Rev. B
67
,
092406
(
2003
).
31.
G.
Lee
and
K.
Cho
,
Phys. Rev. B
79
,
165440
(
2009
).
32.
B.
Xu
,
J.
Yin
,
Y. D.
Xia
,
X. G.
Wan
,
K.
Jiang
, and
Z. G.
Liu
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
163102
(
2010
).
33.
Y. H.
Lu
,
R. Q.
Wu
,
L.
Shen
,
M.
Yang
,
Z. D.
Sha
,
Y. Q.
Cai
,
P. M.
He
, and
Y. P.
Feng
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
122111
(
2009
).
34.
T.
Wassmann
,
A. P.
Seitsonen
,
A. M.
Saitta
,
M.
Lazzeri
, and
F.
Mauri
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
096402
(
2008
).
35.
Y. B.
Gao
,
Y. F.
Zhang
,
P. C.
Chen
,
Y. C.
Li
,
M. X.
Liu
,
T.
Gao
,
D. L.
Ma
,
Y. B.
Chen
,
Z. H.
Cheng
,
X. H.
Qiu
,
W. H.
Duan
, and
Z. F.
Liu
,
Nano Lett.
13
,
3439
(
2013
).
36.
P.
Sutter
,
R.
Cortes
,
J.
Lahiri
, and
E.
Sutter
,
Nano Lett.
12
,
4869
(
2012
).
37.
J.
He
,
K. Q.
Chen
,
Z. Q.
Fan
,
L. M.
Tang
, and
W. P.
Hu
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
193305
(
2010
).
38.
S.
Jun
,
X. B.
Li
, and
F. C.
Meng
,
Phys. Rev. B
83
,
153407
(
2011
).
39.
K. K.
Yang
,
Y. P.
Chen
,
R.
D'Agosta
,
Y.
Xie
,
J. X.
Zhong
, and
A.
Rubio
,
Phys. Rev. B
86
,
045425
(
2012
).
40.
Y.
Lin
and
J. W.
Connell
,
Nanoscale
4
,
6908
(
2012
).
41.
B.
Huang
,
H.
Lee
,
B. L.
Gu
,
F.
Liu
, and
W. H.
Duan
,
Nano Res.
5
,
62
(
2012
).
42.
D.
Ghosh
,
P.
Parida
, and
S. K.
Pati
,
J. Mater. Chem. C
2
,
392
(
2014
).
43.
S.
Dutta
,
A. K.
Manna
, and
S. K.
Pati
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
096601
(
2009
).
44.
J.
Taylor
,
H.
Guo
, and
J.
Wang
,
Phys. Rev. B
63
,
245407
(
2001
).
45.
J. P.
Perdew
and
A.
Zunger
,
Phys. Rev. B
23
,
5048
(
1981
).
46.
M.
Buttiker
,
Y.
Imry
,
R.
Landauer
, and
S.
Pinhas
,
Phys. Rev. B
31
,
6207
(
1985
).
You do not currently have access to this content.