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。

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.

Cr掺杂LiZnAs稀磁半导体的第一性原理研究

采用第一性原理研究了Li过量情况下Cr掺杂LiZnAs体系(Li_(1.1)(Zn_(1-x)Cr_x)As)(x=0.1)的稳定构型、磁性来源以及电子结构.首先,通过比较不同构型下Cr掺杂LiZnAs稀磁半导体体系得到稳定构型的能量,发现一定的Li过量、Cr掺杂浓度下,当掺杂的Cr原子之间的初始距离一定时,过剩的Li空位之间的距离对其构型稳定性有较大影响;其次,分析了Cr掺杂LiZnAs的磁性来源,发现其磁性主要来源于Cr原子的3d轨道;最后,研究了Cr掺杂LiZnAs体系的电子结构,结果显示Cr掺杂LiZnAs体系的电子结构具有稀磁半导体特性.