氧空位对钴掺杂氧化锌稀磁半导体电子结构的影响

通过第一性原理计算对Co掺杂ZnO稀磁半导体的磁学性质和电子结构进行了研究.对氧空位出现在不同位置时体系总能进行计算,证实氧空位更容易在Co原子附近生成.电子结构计算表明Co-3d自旋电子在费米能级附近产生了自旋极化现象,提供局域磁矩;通过研究两个Co原子掺杂ZnO体系的电子结构,证实铁磁性的产生是两个Co原子耦合的结果,氧原子起到了一定的调制作用.

Co掺杂4H-SiC电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究Co掺杂4H-SiC的电子结构和磁性。计算结果表明:Co掺杂引入了空穴,产生自旋极化。Co掺杂4H-SiC的价带顶和导带底分别由Co的3d态和C的2p态占据,而Si的2p轨道作用较小。通过计算10种可能的掺杂位置,确定了铁磁性最稳定的组态。由于Co_0:3d-C:2p-Co_6:3d链之间存在一定的耦合关系,Co与C原子间强烈的d-p轨道杂化使得Co掺杂4H-SiC处于较稳定的铁磁基态。Co的引入使得基体空穴增加,缺陷调节下空穴载流子的远程交换(RKKY)机制导致了铁磁性的出现。

Cr掺杂4H-SiC电子结构的第一性原理计算

通过第一性原理计算研究了Cr掺杂4H-SiC电子结构和磁性.计算结果表明Cr掺杂引入空穴,产生自旋极化,Cr原子提供局域磁矩.计算了14种可能的掺杂组态,确定了最稳定的组态.磁耦合计算表明Cr原子磁矩通过Cr0:3d-C∶2p-Cr1∶3d链耦合,处于铁磁基态.Cr掺杂4H-SiC体系的铁磁机理是空穴作为载流子的双交换机制,C与Cr原子间强烈的p-d轨道间杂化作为铁磁交换的媒介.

4H-SiC基稀磁半导体的电子结构

通过第一性原理计算研究3d过渡金属元素(TM)掺杂六方结构碳化硅(4H-SiC)晶体和Al、TM共掺杂4H-SiC晶体的总能和磁学性质.掺杂4H-SiC结构的稳定性取决于TM和Si原子的化学势.结果发现在TM掺杂4H-SiC体系中,掺杂Ti的结构是最稳定的,而Al、TM共掺4H-SiC中掺杂V的结构是最稳定的.对比TM元素单掺杂和Al与TM元素共掺杂体系的磁性质可知,Al有稳定结构和影响结构磁性的作用.

Ti掺杂LiZnAs的电子结构和磁学性能

通过采用第一性原理计算,研究Ti不同掺杂位置对LiZnAs电子结构和磁学性能的影响.在Ti原子附近,随机位置添加Li间隙原子,进而为掺杂体系引入电子载流子,研究电子载流子对掺杂体系磁稳定性的影响.结果表明:Li(ZnTi)As体系的磁性起源于p-d杂化作用,p-d杂化导致Ti-3d电子自旋极化.掺杂组态的磁矩主要由Ti原子提供,其中最近邻掺杂组态Ti提供的原子磁矩最大为1.90μ_(B).Li(ZnTi)As体系的基态为铁磁稳定,Ti离子间通过双交换作用发生铁磁耦合.Li间隙原子属于n型掺杂,为掺杂体系提供电子载流子.巡游的载流子有助于磁性离子之间的电子交换,体系的铁磁稳定性增强.

Eu^(3+)、Er^(3+)掺杂Tb_2(MoO_4)_3发光性能研究

通过高温固相法制备了Re_xTb_(2-x)Mo_3O_(12)(Re=Eu,Er; x=1%,3%,5%)材料.研究了不同Eu^(3+)、Er^(3+)掺杂浓度对Tb_2(MoO_4)_3发光性能的影响.X射线衍射结果表明:合成样品为纯相,Eu^(3+)、Er^(3+)的掺杂并不改变Tb_2(MoO_4)_3的晶体结构.激发光谱和发射光谱结果表明:随着Eu^(3+)掺杂浓度的增大,Tb_2(MoO_4)_3发光强度提高;随着Er^(3+)掺杂浓度的增大,样品发光强度先增强后减弱,存在浓度猝灭现象.本研究为开发新型发光材料提供了一定的参考.

磷化钴(101)面析氢性能的第一性原理研究

计算了磷化钴(101)面的吸附氢自由能以及掺杂不同3d金属元素(Cr、Fe、Ni、Cu、Ga)对其析氢性能的影响.研究表明:掺杂Co元素周期表右边的元素(Ni、Cu、Ga)会提高其析氢性能,且掺杂位置和掺杂浓度对其自由能变化影响很大,研究结果为理解Co P及掺杂Co P的析氢反应性能提供了理论参考.

First-principles study of magnetism of 3d transition metals and nitrogen co-doped monolayer MoS2

The electronic structures and magnetic properties of diverse transition metal (TM=Fe, Co, and Ni) and nitrogen (N) co-doped monolayer MoS2 are investigated by using density functional theory. The results show that the intrinsic MoS2 does not have magnetism initially, but doped with TM (TM=Fe, Co, and Ni) the MoS2 possesses an obvious magnetism distinctly. The magnetic moment mainly comes from unpaired Mo:4d orbitals and the d orbitals of the dopants, as well as the S:3p states. However, the doping system exhibits certain half-metallic properties, so we select N atoms in the V family as a dopant to adjust its half-metal characteristics. The results show that the (Fe, N) co-doped MoS2 can be a satisfactory material for applications in spintronic devices. On this basis, the most stable geometry of the (2Fe-N) co-doped MoS2 system is determined by considering the different configurations of the positions of the two Fe atoms. It is found that the ferromagnetic mechanism of the (2Fe-N) co-doped MoS2 system is caused by the bond spin polarization mechanism of the Fe-Mo-Fe coupling chain. Our results verify that the (Fe, N) co-doped single-layer MoS2 has the conditions required to become a dilute magnetic semiconductor.

3C-SiC电子结构和磁性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,分别计算了Si空位、单个Al、Al与Si空位共掺杂3C-Si C的电子结构和磁性。结果表明:本征3C-Si C没有磁性,单一的Al掺杂对其磁性的改进也没有影响,但可以通过Si空位的引入产生自旋极化。在A1和Si空位共掺杂3C-Si C的结构中,Si空位近邻的C原子的自旋向上与自旋向下的态密度图明显不对称,主要是由与Si空位近邻的C-2p轨道的自旋极化引起的。

N掺杂6H-SiC电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法，对本征6H-SiC和Si空位、C空位、N掺杂6H-SiC的电子结构及磁性进行了计算。计算结果表明：本征6H-SiC和单一的N掺杂6H-SiC均没有磁性，但可以通过Si空位的引入产生自旋极化。在N和Si空位共掺杂6H-SiC的结构中，Si空位近邻的C原子自旋向上与自旋向下的态密度图明昆不对称，主要是由与Si空位近邻的C-2p轨道的自旋极化引起的。N和2个Si空位共掺杂6H-SiC的结构呈现反铁磁性。

第一性原理计算Al原子及空位掺杂6H-SiC的电子结构和磁性能（英文）

基于密度泛函理论的第一性原理,研究了6H-SiC的不同掺杂体系如碳空位(V_C)掺杂体系、硅空位(V_(Si))掺杂体系及(Al,V_(Si))共掺杂体系的电子结构和磁性。结果表明:单独的V_C或V_(Si)掺杂体系具有微弱的磁性,而(V_C,V_(Si))共掺杂体系呈现出强烈的磁性,其原因归结于V_C和V_(Si)之间强烈的耦合效应,致使碳原子附近的空位产生强烈的自旋极化。虽然在Al原子单独掺杂6H-SiC的体系中没有发现磁性,但是(Al, V_(Si))共掺杂体系具有明显的磁性,表明磁性并非源于Al原子的3p轨道,而是来源于C原子的2p轨道。研究结果为6H-SiC在稀磁半导体自旋电子器件上的潜在应用提供理论依据。