Mn掺杂MoSe_(2)及相关异质结的半金属铁磁性

本文用第一性原理方法研究了过渡金属Mn掺杂MoSe_(2)单层(Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2))的晶体结构、电子结构和磁性质,发现上下自旋电子分别呈现金属特性和绝缘特性,即体系具有半金属性.结合轨道态密度图,发现两个邻近Mn原子之间通过Mo4d和Se 4p轨道耦合.在广义布洛赫条件下,计算了单层Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2)的自旋螺旋能量与波矢的色散关系,通过海森堡相互作用(HBI)模型拟合计算值得到Mn原子间各种邻近的HBI参数J_(2)(i=1,2,3,4),发现虽然第一近邻交换耦合系数J_(2)起主导作用,但J_(2)的作用不可忽略.鉴于单层Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2)属于易氧化的二维金属材料,而单层MoSe_(2)具有绝缘性质,我们构建了异质结MoSe_(2)/Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2)/MoSe_(2),计算结果表明异质结两侧的MoSe_(2)可有效保护中间层Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2)的半金属铁磁性.该研究可深化对二维半金属铁磁性产生机制的理解,为设计稳定的二维半金属铁磁性材料提供普适方法.