Cu掺杂BN磁性的第一性原理计算

利用LDA+U进行优化,在广义梯度近似下(GGA)采用第一性原理平面波赝势方法,对Cu掺杂的闪锌矿稀磁半导体B0.9375Cu0.0625N的电子结构和磁性进行研究.结果表明,Cu掺杂BN会产生自旋极化状态,能带结构显示半金属性质,掺杂后带隙变窄,计算所得磁矩为2.06μB,其铁磁性的形成主要是p-d电子杂化,这对在半导体工业中实现自旋载流子注入具有一定的理论价值.     

过渡金属掺杂的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2黄铜矿电磁性质的第一性原理研究

应用自旋极化的第一性原理对过渡金属(TM=V、Cr、Mn、Fe、Co和N i)掺杂的CuGaSe2和CuGaS2进行研究.计算结果表明:Cr和Mn掺杂的I-III-VI2稀磁半导体(DMS)表现为铁磁性质,而V、Fe、Co和Ni掺杂时表现为反铁磁性质.对稀磁半导体的磁矩研究,其结果符合一条简单的规律:当磁性离子3d的t2g轨道完全被占据时,磁性离子的磁矩比理论的期望值小;当磁性离子3d的t2g轨道处于全空时,磁性离子的磁矩比理论的期望值大;而当磁性离子3d的t2g轨道处于部分被占据时,磁性离子的磁矩与理论值的差距主要取决于晶体的对称性和磁性离子的状态.     

过渡金属掺杂的I-III-VI_2黄铜矿电磁性质的第一性原理研究

应用自旋极化的第一性原理对过渡金属(TM=V、Cr、Mn、Fe、Co和N i)掺杂的CuGaSe2和CuGaS2进行研究.计算结果表明:Cr和Mn掺杂的I-III-VI2稀磁半导体(DMS)表现为铁磁性质,而V、Fe、Co和Ni掺杂时表现为反铁磁性质.对稀磁半导体的磁矩研究,其结果符合一条简单的规律:当磁性离子3d的t2g轨道完全被占据时,磁性离子的磁矩比理论的期望值小;当磁性离子3d的t2g轨道处于全空时,磁性离子的磁矩比理论的期望值大;而当磁性离子3d的t2g轨道处于部分被占据时,磁性离子的磁矩与理论值的差距主要取决于晶体的对称性和磁性离子的状态.     

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.     

“1111”型稀磁半导体的研究进展

我们成功地制备了载流子和自旋分离的"1111"型块材稀磁半导体(La,AE)(Zn,TM)AsO(AE=Ba,Sr;TM=Mn,Fe)居里温度TC可以达到40K.我们研究了载流子和局域磁矩对铁磁有序的调制作用,在(La1-xSrx)(Zn0.9Mn0.1)AsO(x=0.10,0.20,0.30)中,控制Mn的浓度为10%,改变Sr的掺杂浓度,当Sr的掺杂量为10%时,我们可以观测到～30 K的铁磁转变温度;而当Sr的掺杂量达到30%时,铁磁转变温度和有效磁矩都大幅度地降低.我们运用缪子自旋共振和中子散射等微观测量手段研究了该系列材料的自旋动力学,缪子自旋共振的测量表明铁磁有序转变发生在整个样品内,即样品是块材稀磁半导体;缪子自旋共振测量得到的"1111"型稀磁半导体静态局域场振幅as与居里温度TC的关系和(Ga,Mn)As,"111"型Li(Zn,Mn)As,以及"122"型(Ba,K)(Zn,Mn)2As2一致,表明这些体系拥有相同的磁性起源机制.我们对该系列稀磁半导体的研究有利于进一步揭示包括(Ga,Mn)As在内的稀磁半导体的磁性起源机制.     

Cr掺杂BN半金属铁磁性的第一性原理计算

在广义梯度近似下(GGA)采用第一性原理平面波赝势方法,对Cr掺杂的闪锌矿稀磁半导体(DMS)B1-xCrxN(x=0.062 5,0.125)的电子结构和磁性进行了研究.结果表明掺入磁性过渡金属Cr后的BN明显呈现出显著的半金属特征,Cr原子在较小的掺杂浓度下构成了中间带隙的深层能级,使得原胞中Cr原子的局域磁矩约3μB,并且不随杂质浓度变化而改变.在B1-xCrxN(x=0.125)体系多种替位构形中,N220型的Cr-Cr铁磁耦合态最稳定,其铁磁性主要是由双交换机制引起,这对在半导体工业中实现自旋载流子注入具有一定的理论价值.     

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.     

烧结温度对Co掺杂ZnO稀磁半导体性能的影响

通过溶胶—凝胶法制备了Co掺杂ZnO稀磁半导体纳米颗粒,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和振动样品磁强计等测试手段对Co掺杂ZnO稀磁半导体样品进行了结构和磁性表征.结果表明,随着烧结温度的升高,样品的固溶度逐渐增加.当样品的烧结温度为800℃时,样品为单相的ZnO结构.磁性测试结果表明,Co掺杂ZnO稀磁半导体在室温下具有铁磁性.     

稀磁半导体Cr_xMn_(1-x)Te的第一性原理计算

根据CrTe和MnTe各种结构的稳定性,选取具有NiAs结构、岩盐结构和闪锌矿结构的CrTe为基本骨架,以Mn原子替换Cr原子形成掺杂的稀磁半导体CrxMn1-xTe.使用基于密度泛函理论的VASP软件包,计算其形成能、态密度和磁矩,并比较不同x值对性能的影响.结果表明,掺杂后3种结构的稳定性为NiAs结构岩盐结构闪锌矿结构;Mn原子掺杂NiAs结构后,NiAs结构发生向闪锌矿结构的相变,对闪锌矿结构掺杂未发生相变;3种结构的磁矩均随Mn原子的增多而增大.     

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.     

采用溶胶—凝胶法制备ZnO:Fe~(3+)薄膜

采用溶胶—凝胶法,在S i(111)衬底上制备了ZnO:Fe3+薄膜,研究了不同退火工艺对其微结构的影响.磁性测量表明,制备的3%以下掺铁样品在室温下具有铁磁性,随着Fe3+浓度的提高,饱和磁化强度增长.     

Zn1-xCrxO稀磁半导体薄膜的制备及磁性研究

采用磁控交替溅射方法和真空退火处理制备了Zn1-xCrxO薄膜,利用全自动X射线衍射仪和物理性质测量仪对样品的结构、晶粒尺寸及磁性等进行了测量和标度,得到了具有室温磁性的掺Cr的氧化锌基稀磁半导体.     

掺杂Li对MnxCu1-xO稀磁半导体电学性质的影响

系统地研究了Li掺杂MnxCu1-xO稀磁半导体样品的制备。采用固相反应法,通过改变掺杂浓度、制备工艺等方法获取不同的样品,通过比较、拟合Nyquist图,找出最佳的掺杂方法,并利用交流阻抗谱法分析样品的结构及其电学性质。     

ZnO基稀磁半导体的第一性原理研究进展

综述了ZnO基稀磁半导体的应用意义及其近些年以来的研究进展。从晶体结构、材料的第一性原理研究现状和待解决的问题几个方面阐述了以ZnO基稀磁半导体的基本特点，并展望了今后的研究重点及发展方向。     

关于稀磁合金磁学性质的自洽BL方法

将 Salzberg 等发展的低温 Bethe 格点方法进行了自洽修正后推广到了整个温区,计算了稀磁合金 A_xB_(1-x)(其中A为磁原子,自旋为S,B为非磁原子,自旋为零)的局域磁矩,居里温度和磁化率。结果表明,自洽 Bethe 格点方法改进了分子场理论近似,所得结果比较可靠,它适用于研究实际稀磁合金的磁学性质。     

Co掺杂对Zn1-xCoxO稀磁半导体光学性质的影响

溶胶-凝胶法制备了Co掺杂的ZnO基稀磁半导体,研究其粉体和薄膜的结构和光学特性.X射线衍射结果表明Co2 随机替代Zn2 位置进入ZnO晶格,并引起晶格常数的变化.紫外-可见透射光谱表明样品的禁带宽度随着Co掺杂浓度的增大呈现非单调变化规律,低浓度掺杂样品的光学带隙随掺杂浓度增大而减小(红移),这是由于Co2 替代Zn2 ,局域d电子与能带电子之间的sp-d交换耦合引起的.