Cu掺杂AlN的铁磁稳定性的第一性原理计算

文章采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法,结合广义梯度近似计算了Cu掺杂AlN的晶格常数、能带结构、电子态密度、铁磁态和反铁磁态的总能量,并通过平均场近似的海森堡模型估算了居里温度Tc。结果表明,Cu掺杂体系的能带结构呈现半金属性,半金属能隙为0.442eV。铁磁性是Cu原子的3d态与其最近邻的N原子的2p态通过p-d杂化作用而稳定的。当两个Cu原子相距最远且自旋平行排列时,体系具有最低的能量,估算出此时的居里温度高于室温,因此Cu掺杂AlN有望作为稀磁半导体材料。     

Al和氧空位对ZnO:Co稀磁半导体磁性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Al共掺杂和氧空位缺陷对Co掺杂ZnO磁性质的影响,发现Al原子共掺杂引入的自由电子载流子会稳定体系的反铁磁性从而减弱Co原子间的铁磁性交换,而氧空位缺陷束缚的电子载流子对提高体系的铁磁性具有积极的作用.氧空位引入的电子载流子部分转移到Co原子和近邻Zn原子,形成以电子载流子为媒介的Co原子间的耦合作用,稳定体系的铁磁态,增强Co原子间的交换耦合作用.     

Ni掺杂AlN铁磁性的第一性原理研究

采用密度泛函理论(DFT)的总体能量的平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似(GGA),对Ni掺杂AlN32原子超原胞体系分别进行了几何结构优化,计算和分析了Ni掺杂AlN的结构、能带、电子态密度、集居数及体系总能.结果表明,Ni掺杂AlN会产生自旋极化,能带结构显示6.25%Ni掺杂AlN呈现半金属性质,有铁磁性,铁磁性可以用Ni和相邻的N之间的p-d杂化机制来解释.Ni掺杂的AlN应该是一种有应用前景的稀磁半导体DMS.     

Pd(Rh)掺杂AlN电子结构和磁性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了Pd(Rh)掺杂Al N的磁性和电子结构,一个Pd(Rh)掺杂2×2×2 Al N超胞之后,其磁矩分别为2.98(2.0)μB每个超胞.能带结构表明Pd(Rh)掺杂Al N都是半金属.当用两个原子替代计算磁性能时,发现Pd掺杂Al N基态都是反铁磁排列,而Rh掺杂Al N会表现出铁磁性.Rh掺杂Al N的铁磁性可以用p-d杂化相互作用机制来解释.     

掺Ni的AlN薄膜稀磁半导体的制备及磁性研究

采用射频磁控溅射的方法制备掺Ni的AlN薄膜Al1-xNixN(x=0.021、0.047、0.064、0.082),薄膜样品沿AlN(100)晶向生长.利用振动样品磁强计研究其磁性能,发现样品在室温下均具有铁磁性,随Ni掺杂量的增加,饱和磁矩先减小后增大,最大矫顽力达104Oe.结合X线光电子能谱分析,推断掺杂Ni原子进入AlN晶格取代了Al的位置,样品的铁磁性可以用Ni与相邻N原子之间的p-d杂化机制来解释.     

Mn掺杂AlN半导体的半金属铁磁性质

使用基于局域自旋密度泛函理论的第一性原理方法对Mn掺杂闪锌矿AlN半导体的电磁性质进行了研究.结果发现:Al0.96875Mn0.03125N合金显示出明显的半金属铁磁性,晶胞的总磁矩为4.0μB,主要来自于磁性金属Mn原子,其近邻N原子也有微弱贡献.这一研究对在半导体工业中实现自旋载流子的注入具有一定的理论价值.     

C掺杂ZnS纳米线电子性质和磁性质

运用第一性原理方法研究了C掺杂ZnS纳米线的电子性质和磁性质.研究发现C原子趋于替代纳米线表面的S原子.所有掺杂纳米线显示了半导体特性.纳米线的总磁矩主要来源于C原子2p轨道的贡献.由于杂化,相邻的Zn原子和S原子也产生了少量自旋.在超原胞内,C、Zn和S原子磁矩平行排列,表明它们之间是铁磁耦合.铁磁态和反铁磁态的能量差达到了121meV,表明C掺杂ZnS纳米线可能存在室温铁磁性,这在自旋电子学领域有很大应用前景.     

钒氮和钒铝共掺杂ZnO电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的超软赝势法(USPP)并选择GGA-PW91交换关联势对V掺杂、(VN)共掺杂和(VAl)共掺杂ZnO进行了几何结构优化及最稳定结构的电子结构和差分电子密度计算.V掺杂、(VN)共掺杂和(VAl)共掺杂不同程度地影响了ZnO晶格常数,V掺杂ZnO表现铁磁性,(VN)共掺杂对体系铁磁稳定性没有改善作用,而(VAl)共掺杂由于电子载流子在双交换机制中起到了媒介作用使基体的铁磁性更稳定.     

部分非金属元素掺杂二维CdS的电子结构与磁性的第一性原理研究

基于自旋极化密度泛函理论(DFT)的第一性原理研究方法,研究了部分非金属元素(B-F、P、Cl、Br、Si和As)替位掺杂单层CdS的电子结构及磁性。研究结果表明,C、N、P和As元素掺杂单层CdS可诱导磁性,其余元素掺杂体系则不显示磁性。进一步研究了非金属双原子掺杂二维CdS的磁耦合作用,结果表明,As掺杂单层CdS体系呈现出铁磁态,而C、N和P掺杂的单层CdS体系则表现为反铁磁态。形成能计算表明,富S的条件下要比富Cd的条件非金属掺杂原子更易于占据S原子的位置。     

Na掺杂InN磁性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法探究了Na掺杂InN的电子结构和磁学性质.计算结果表明,Na掺杂InN为p型掺杂,一个Na原子掺杂的InN体系可产生2. 0μB的磁矩,其中Na最近邻的N原子对磁矩的贡献最大.态密度图和自旋密度分布图显示两个掺杂的Na原子之间的N原子间存在较强的p-p相互作用,因此由两个Na原子掺杂产生的磁矩间的耦合为长程铁磁耦合.     

非磁性/磁性掺杂剂对SnO2体系的性能调控

本文通过第一性原理计算在GGA + U 框架下系统地研究了非磁性掺杂剂(Li)和磁性掺杂剂(V)以及相应的点缺陷(VO/VSn)掺杂SnO2基稀磁半导体(DMS)的稳定性、电子结构、键合性质、磁性以及光学性质. 计算得到的形成能结果表明, V元素单掺杂体系比Li元素单掺杂体系更稳定. 其中, VO存在的掺杂体系稳定性更高, 而VSn对掺杂体系的稳定性不利. 磁性分析表明, Li掺杂体系的磁矩大于V掺杂体系的磁矩. 当有点缺陷存在时, VSn的加入显著提高了掺杂体系的磁性, 而VO对非磁性金属元素/磁性金属元素掺杂体系的磁性影响不同：当VO存在于Li掺杂体系时, Li原子周围的O原子自旋极化减少, 因此导致磁矩降低;当V掺杂体系中有VO存在, 磁性不仅来源于V原子的自旋极化, 同时来源于VO周围的O原子的自旋极化,因此磁矩增大. 结合电子结构分析可知, Li掺杂体系的磁性是由O-p和Li-p轨道之间的双交换作用产生的, V掺杂体系的磁性是由O-p和V-d轨道之间的双交换作用产生的. 键合分析发现VO的存在可以提高两种金属掺杂体系键(Li-O和V-O)的共价性. 在可见光区域内, Sn15LiO32和Sn15VO32具有较高的光学透明度. 以上这些结果为非磁性金属元素(Li)和磁性金属元素(V)及相应的点缺陷(VO/VSn)掺杂SnO2在自旋电子器件中的应用提供了新的思路.     

高能球磨Fe-TiN间界面反应及磁性

利用X射线衍射(XRD)结合穆斯堡尔谱和宏观磁性测量研究了高能球磨Fe TiN体系的界面反应机制及界面磁性.结果表明：通过高能球磨，部分Fe原子扩散到TiN晶粒中形成顺磁相TiN(Fe)，Fe原子的扩散溶解随球磨时间增加而饱和.同时，部分TiN在球磨过程中分解成Ti和N并溶入Fe晶格形成铁磁性的Fe(Ti，N)固溶体.Ti和N原子溶入后使样品饱和磁化强度产生变化.随固溶量的增加，饱和磁化强度先增大后减小.     

Local electronic structure and magnetic properties of （Ga,Cr）N

Modern electronic devices utilize the charge degree of freedom of electrons to process information in semiconductors and the spin degree of freedom to store information in magnetic materials. For example, inte- grated circuits and high–frequency devices …     

Cr元素掺杂碳化硅导致铁磁性的第一性原理研究

基于第一性原理研究了Cr元素掺杂3C-SiC的电子结构和磁性,揭示了Cr元素掺杂3C-SiC的磁矩形成以及铁磁耦合的微观物理机制,发现同时引入N元素后Cr元素掺杂3C-SiC的形成能大幅降低,并对其形成能降低的机理进行了系统的讨论,给出了合理的解释,在过渡金属掺杂时引入N元素能够显著地降低磁性杂质的形成能。     

ScnN(n=2～12)团簇的磁性和热容量研究

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似方法计算了团簇ScnN(n=2～12)的总磁矩Mt、与N原子最近邻的Sc原子的局域磁矩MSc、掺杂原子N的局域磁矩MN.从原子相互作用角度出发,应用统计物理理论,计算了团簇ScnN的磁矩和热容量,研究了它们随温度的变化规律.结果表明:ScnN团簇的磁性与团簇的构型、原子相互作用、磁性粒子间的磁相互作用、团簇中的Sc原子数n有关.总磁矩随Sc原子数n呈波动性变化,当n=3,8,9,11,12时,总磁矩为零,团簇的磁性消失;当n=2,4,5,6,7,10时,团簇表现为铁磁性,其中当n=6时,团簇的磁性最强.ScnN团簇的磁矩随温度升高而减小,其变化趋势与块状磁体类似.温度较低时,磁相互作用产生的热容量CM随温度升高而增大,在某温度附近取极大值;原子相互作用产生的热容量CV在温度较低时与温度成正比,和块状磁体的CV与温度的三次方成正比不同;在对团簇的热容量的贡献中,原子相互作用占主要.     

铁磁系统的玻色型Green函数

本文利用玻色型Green函数,选取不同于N.N.Bogolyubov和S.V.Tyablikov的对称截断近似,对自旋为1/2的铁磁系统作了讨论。指出了用玻色型Green函数求相关函数需用待定常数方法,而Boyolyubov和Tyablikov的结果恰好对应着某些待定常数为零的特殊情况。     

1-甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷镍配合物的晶体结构

合成了氮杂大环配体C_9H_(22)N_4及其镍的配合物[Ni(C_9H_(22)N_4)](ClO_4)_2。用X-射线衍射方法测定了配合物的晶体结构。晶体属于正交晶系,P2_12_12_1空间群,a=13.069(8),b=14.106(7),C=9.282(4)(?),V=1711.2(?)~3,Z=4,Dc=1.72g/cm~3。配合物中镍为4配位,其配位多面体为扭曲的平面四方形。     

具有掺杂界面的磁超晶格的磁相变研究

采用蒙特卡罗模拟方法研究具有无序掺杂界面的复杂磁性系统的磁特性,重点计算了系统掺杂界面层(ApB1-p)上A类原子的掺杂浓度p及界面交换耦合常数对磁相变的影响.通过模拟,获得了系统的相图以及磁化强度、磁化率等随温度的变化规律.模拟结果表明,纳米磁性薄膜的无序掺杂界面极大地决定了系统的相图.     

用MET分析NdFe_（10）V_2，NdFe_（10）V_2N_（0．5）Nd

用两格点分子场理论分析了ＮｄＦｅ１０Ｖ２，ＮｄＦｅ１０Ｖ２Ｎ０．５，ＮｄＦｅ１０Ｍｏ２，ＮｄＦｅ１０Ｍｏ２Ｎ０．５的饱和磁化强度随温度的变化关系，得到了分子场系数ｎＦＦ，ｎＦＲ和ｎＲＲ，计算结果与实验基本一致，计算结果表明，氮元素增大了交换场ＨＲ．     

双水杨醛缩乙二胺铁（Ⅱ）配合物的合成及其晶体结构

设计合成了双水杨醛缩乙二胺（H2salen）及其铁（Ⅱ）配合物Fe（salen）2,并通过X-射线单晶衍射技术测定了其晶体结构。该配合物属正交晶系,Pbca空间群,晶胞参数a=0.7473（3）nm,b=1.3823（5）nm,c=2.6146（9）nm,V=2.7009（16）nm3,Z=8,Dc=1.584 mg.m-3,F（000）=1328,μ=1.122 mm-1。配合物中,中心铁（Ⅱ）离子采取平面四边形配位构型,配体双水杨醛缩乙二胺的2个N原子和2个氧原子与Fe（Ⅱ）离子配位,单核单元之间通过超分子作用构成一维链状结构。