非金属原子边缘修饰InSe纳米带的磁电子学特性及应变调控

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Se边用H饱和、In边用各种非金属元素X(X=H,B,N,P,F和Cl)端接的锯齿型In Se纳米带(H-ZN(7)-X)的几何结构、磁电子特性及应变效应.计算的形成能和Forcite退火模拟表明H-ZN(7)-X具有稳定的几何结构.F和Cl端接时,纳米带具有和H端接时类似的磁金属性质.N端接时,纳米带磁性最强.但B和P端接使得纳米带边缘的磁性完全消失.特别是,我们发现外加的机械应变可以增强H-ZN(7)-N磁稳定性,并且有效地调节费米能级处的自旋极化率(SP),能在0-92%之间变化,这意味着可设计机械开关来控制低偏压下的自旋输运.应变调制机制与应变诱导的键长变化导致不成对的电子的重新分布或消失有关.N-ZN(7)-N的磁性主要来源于In,Se及N原子的p轨道,这对于研发非过渡金属磁性材料有重要意义.

过渡金属掺杂的扶手椅型氮化硼纳米带的磁电子学特性及力-磁耦合效应

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了多种过渡金属(TM)掺杂扶手椅型氮化硼纳米带(ABNNR-TM)的结构特点、磁电子特性及力-磁耦合效应.计算的结合能及分子动力学模拟表明ABNNRTM的几何结构是较稳定的,同时发现对于不同的TM掺杂,ABNNRs能表现出丰富的磁电子学特性,可以是双极化磁性半导体、一般磁性半导体、无磁半导体或无磁金属.双极化磁性半导体是一种重要的稀磁半导体材料,它在巨磁阻器件和自旋整流器件上有重要的应用.此外,力-磁偶合效应研究表明:ABNNR-TM的磁电子学特性对应力作用十分敏感,能实现无磁金属、无磁半导体、磁金属、磁半导体、双极化磁性半导体、半金属等之间的相变.特别是呈现的宽带隙半金属对于发展自旋电子器件有重要意义.这些结果表明:可以通过力学方法来调控ABNNR-TM的磁电子学特性.

Fe3GeTe2纳米带的结构稳定性、磁电子性质及调控效应

Fe3GeTe2是目前发现的少数几种二维铁磁材料之一.基于密度泛函理论的第一性原理方法,我们对二维Fe3GeTe2剪裁而成的纳米带NR(n)的结构稳定性和磁电子学特性进行了详细研究.计算的结合能及分子动力学模拟表明纳米带的结构是非常稳定的.纳米带呈现较大的磁矩及磁化能,这说明它们具有较高的磁稳定性.特别是在费米能级上,纳米带具有较高的自旋极化率(SPF),如NR(5)的SPF可达100%.同时发现SPF随纳米带宽度变化有明显的奇偶振荡效应,且纳米带的SPF比2维单层的情况有明显优势.此外,拉伸效应的计算结果表明,应变可以灵活地调节纳米带的SPF使其在接近零值和85.6%之间变化,这意味着可设计一个机械开关来控制低偏压下的自旋输运,使其可逆地工作在高自旋极化与无自旋极化之间.