新型稀磁半导体母体YCuSO第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算了新型稀磁半导体母体YCuSO的能带结构和态密度以及介电函数、反射函数和吸收函数等光学性质.计算结果表明,YCuSO属于直接带隙半导体,禁带宽度约为1.22 eV.其费米面主要由Cu 3d和S 3p层电子构成.YCuSO半导体晶体在80~90 nm处存在明显的光损失,在80~350 nm区间光反射较大,光吸收主要发生在50~680 nm区间,表明YCuSO在红外与远紫外波段具有潜在的应用价值.这些结果为实验室合成基于YCuSO母体、电荷自旋注入机制分离的新型稀磁半导体,进而研究其性质提供了依据.

Ⅰ-Ⅱ-Ⅴ族基新型稀磁半导体的研究进展

Ⅰ-Ⅱ-Ⅴ族基新型稀磁半导体实现了电荷和自旋注入的分离调控,成为半导体领域的研究热点。本文从传统稀磁半导体出发,详述Ⅰ-Ⅱ-Ⅴ族基新型稀磁半导体的研究进展,并对今后发展进行了展望。

新型稀磁半导体(La_(0.75)Ba_(0.25))(Ag_(0.75)Mn_(0.25))SO电子结构与光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对新型稀磁半导体(La_(0.75)Ba_(0.25))(Ag_(0.75)Mn_(0.25))SO的电子能带结构、自旋极化态密度和光学性质进行了计算与分析。计算结果表明La_(0.75)Ba_(0.25)Ag_(0.75)Mn_(0.25)SO为直接带隙半导体,能隙约为1.2 eV,掺杂后体系带隙明显减少;费米面附近态密度发生劈裂,出现了明显的自旋有序排列,呈明显的铁磁性,磁性的产生是通过Mn3d和相邻S3p原子之间的p-d杂化作用实现的;La_(0.75)Ba_(0.25)Ag_(0.75)-Mn_(0.25)SO反射主峰与吸收曲线峰值都在紫外波段,而且集中在100~300 nm的范围。但在近红外和可见光区,此材料反射和吸收都较低,可用于可见光高透明的领域。

Ⅰ-Ⅱ-Ⅴ族基新型稀磁半导体磁电性质的研究进展

稀磁半导体(Diluted Magnetic Semiconductor,DMS)是一种兼具半导体性与磁性且具有优异独特磁光、磁电功能的新型半导体材料。首先介绍了DMS的研究进展及其分类,重点阐述了Ⅰ-Ⅱ-Ⅴ族基DMS的磁电性质,在实验方面和理论计算方面所取得的研究进展,包括Ⅰ-Ⅱ-Ⅴ族DMS的制备方法、基本磁性质、磁性起源、输运性质及光学性质等。目前已经证实了某些DMS材料的铁磁性起源机制,一些新型DMS材料的最高居里温度(Curie temperature,Tc)已经可以与(Ga,Mn)As相比拟,并克服了传统稀磁半导体难以解决的问题。最后对Ⅰ-Ⅱ-Ⅴ族DMS的发展和应用前景进行了展望。

自旋和电荷分别掺杂的新一类稀磁半导体研究进展

稀磁半导体兼具半导体材料和磁性材料的双重特性,是破解摩尔定律难题的方案之一.我们团队通过提出自旋和电荷分别掺杂的机制,研制发现了一类新型稀磁半导体材料,为突破经典稀磁半导体材料自旋和电荷一体掺杂引起的材料制备瓶颈提供了有效解决方案.(Ba,K)(Zn,Mn)2As2(BZA)等新型稀磁半导体通过等价掺杂磁性离子引入自旋、异价非磁性离子掺杂引入电荷,实现了 230 K 的居里温度,刷新了可控型稀磁半导体的居里温度记录.本文重点介绍 1)几种代表性的自旋和电荷掺杂机制分离的新型稀磁半导体的发现与研制;2)新型稀磁半导体的子自旋弛豫与高压物性结构的调控;3)大尺寸单晶生长、基于单晶的安德烈夫异质结研制以及自旋极化率的测量.通过新材料设计研制、综合物性研究、简单原型器件构建的“全链条”模式研究,开拓了自旋电荷分别掺杂的稀磁半导体材料研究领域,展现了这类新型稀磁半导体材料潜在的光明前景.

GaN基和LiZnAs基稀磁半导体的研究进展

综述了稀磁半导体及其研究进展,阐述了提高居里温度的方法。从晶体结构、材料的研究现状和待解决的问题几个方面详述了以GaN为代表的传统的Ⅲ-Ⅴ族基和LiZnAs为代表的新型Ⅰ-Ⅱ-Ⅴ族基两类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。