第一性原理研究Mg，Si和Mn共掺GaN

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势法(PWP)计算Mg,Si和Mn共掺GaN电子结构和光学性质,分析比较计算结果.计算表明：掺杂后体系均在能隙深处产生自旋极化杂质带,具有半金属性,能产生自旋注入.与Mn掺杂GaN比较,Mg共掺后能使居里温度(T_C)升高,并在1.0eV出现源于Mn⁴⁺离子基态⁴T₁(F)到⁴T_{2关键词： Mg Si和Mn共掺GaN 电子结构 TC)')" href="#">居里温度(TC) 光学性质}     

极化诱导的内建电场对Mn δ掺杂的GaN/AlGaN量子阱居里温度的调制

采用传输矩阵方法分析极化诱导的内建电场对Mn δ掺杂的GaN/Al_xGa_1-xN量子阱居里温度(T_C)的调制作用.通过解薛定谔方程计算出在不同的内建电场条件下半导体量子阱局域态内的基态空穴能级和波函数分布情况，并在此基础上确定量子阱内Mn δ掺杂情况下T_C随内建电场的变化趋势，分析了不同量子阱结构引起的内建电场分布变化及其对T_C的影响.在耦合双量子阱中通过调节左右阱的不对称性可以得到T_C近3倍的增长. 关键词： GaN 量子阱 内建电场 居里温度     

空位缺陷及Mg替位对纤锌矿(Ga,Mn)N电子结构和磁光性能的影响

采用自旋密度泛函理论框架下的广义梯度近似(GGA+U)平面波超软赝势方法,构建了未掺杂纤锌矿GaN超胞、三种不同有序占位Mn双掺GaN,(Mn,Mg)共掺杂GaN以及存在空位缺陷的Mn掺杂GaN超胞模型,分别对所有模型的能带结构、电子态密度、能量以及光学性质进行了计算.计算结果表明:与纯的GaN相比,Mn掺杂GaN体系的体积略有增大,掺杂体系居里温度能够达到室温以上;随着双掺杂Mn-Mn间距的增大,体系总能量和形成能升高、稳定性下降、掺杂越难;(Mn,Mg)共掺杂并不能有效增大掺杂体系磁矩,也不能达到提高掺杂体系居里温度的作用;Ga空位缺陷和N空位缺陷的存在不利于Mn掺杂GaN形成稳定的铁磁有序.此外,Mn离子的掺入在费米能级附近引入自旋极化杂质带,正是由于费米能级附近自旋极化杂质带中不同电子态间的跃迁,介电函数虚部在0.6868eV附近、光吸收谱在1.25eV附近分别出现了一个较强的新峰.     

多晶Si0.9654Mn0.0346:B薄膜的磁性研究

利用磁控溅射和快速热处理的方法制备了Mn,B共掺的多晶硅薄膜(Si_0.9654Mn_0.0346:B).磁性和结构研究发现薄膜有两个铁磁相.低温铁磁相来源于杂相Mn₄Si₇,高温铁磁相(居里温度T_C～250K)是由Mn原子掺杂进入Si晶格导致.晶化后的薄膜利用射频等离子体增强化学气相沉积系统(PECVD)进行短暂(4min)的氢化处理后发现,薄膜的微结构没有发生变化而饱和磁化强度却随着 关键词： 磁性半导体 硅 氢化     

多自旋态离子Co替代诱导La2/3Ca1/3MnO3体系的输运反常

利用具有多自旋态的Co离子进行Mn位替代,制备了La_2/3Ca_1/3Mn_1-xCo_xO₃ (0≤x≤0.15) 系列样品并研究了体系的结构和输运特性.结果表明,在替代范围内,样品呈现很好的单相结构,各晶格参数随替代量的增大而减小;Co替代导致体系出现电输运反常,具体表现为在居里温度T_C以下电阻-温度曲线的二次金属-绝缘转 关键词： Mn位替代 双峰现象 自旋结构 磁电阻效应     

Mn掺杂GaN稀磁半导体的电磁特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法计算了不同浓度Mn掺杂GaN（Ga1-xMnxN, x=0.0625和0.1250）的晶格常数、能带结构和态密度,分析比较了掺杂前后GaN的电子结构和磁性。结果表明：Mn掺入后体系仍为直接带隙半导体,带隙宽度随Mn含量的增加逐步增大。Mn掺杂GaN均使得N 2p与Mn 3d轨道杂化,产生自旋极化杂质带,自旋向上的能带占据费米面,掺杂后的Ga1-xMnxN表现为半金属铁磁性,适合自旋注入;随着Mn掺杂浓度的增加,体系的半金属性有所增强。     

Zn空位对Al-P共掺杂ZnO电子结构影响的第一性原理计算

采用第一性原理平面波赝势法计算ZnO（Al,P）体系的晶格参数和电子结构,重点分析Zn空位对体系晶体结构、形成能、态密度的影响.计算结果表明：Al和P共掺杂过程中,Al_Zn-P_Zn有更低的形成能,能带分析呈现n型.并随着Zn空位浓度的增大使得掺杂后的晶胞体积减小,晶格常数c先增大后减小.存在Zn空位的掺杂体系形成能比Al_Zn-P_O掺杂体系低,体系较稳定.能带分析呈现p型趋势.Al和P以1∶2的比例掺杂时,体系的形成能降低,体系更稳定;同时,比较1个V_Zn和2个V_Zn的Al_Zn-P_Zn共掺杂体系的能带结构发现,随着Zn空位浓度增大,带隙增大,体系p型化特征增强.Al_Zn-2P_Zn共掺杂体系带隙减小为0.56 eV,更有利于提高其导电性质.然而出现2V_Zn后,带隙增大为0.73 eV,小于本征ZnO带隙,p型化程度更强烈;此外态密度分析表明2V_Zn的Al_Zn-2P_Zn共掺杂使得态密度更加分散,更多的电子穿过费米能级使得p型化更明显.因此,将Al/P按1∶2的比例共掺且Zn空位增至2个时,可以获得导电性能更好的p型ZnO.     

3d过渡金属掺杂对Cd12O12纳米线电子和磁性能的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了3d过渡金属元素(Sc、Ti、Cr、Mn、Co、Cu和Zn)掺杂Cd12O12纳米线的几何结构,电子结构和磁性。结果表明：所有掺杂体系均是热力学稳定的;掺杂Ti或Zn时体系保留了原有的非磁半导体特性,掺杂Mn、Co或Cu时能够实现磁性半导体态,而在掺杂Sc（Cr）时体系转变为非磁性金属态（磁性金属态）。研究结果表明,掺杂3d过渡金属元素的Cd12O12纳米线在电子、光电和自旋电子学领域具有潜在的应用价值。     

V,Cr,Mn掺杂MoS2磁性的第一性原理研究

基于第一性原理的自旋极化密度泛函理论分别研究了过渡金属V, Cr, Mn掺杂单层MoS₂的电子结构、 磁性和稳定性. 结果表明: V和Mn单掺杂均能产生一定的磁矩, 而磁矩主要集中在掺杂的过渡金属原子上, Cr单掺杂时体系不显示磁性. 进一步讨论双原子掺杂MoS₂ 体系中掺杂原子之间的磁耦合作用发现, Mn掺杂的体系在室温下显示出稳定的铁磁性, 而V掺杂则表现出非自旋极化基态. 形成能的计算表明Mn掺杂的MoS₂体系相对V和Cr 掺杂结构更稳定. 由于Mn掺杂的MoS₂ 不仅在室温下可以获得比较好的铁磁性而且其稳定性很高, 有望在自旋电子器件方面发挥重要的作用. 关键词： 2')" href="#">单层MoS₂ 掺杂 铁磁态 第一性原理     

Mn掺杂GaN稀磁半导体的电磁特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法计算了不同浓度Mn掺杂GaN(Ga1-xMnxN,x=0.0625和0.1250)的晶格常数、能带结构和态密度,分析比较了掺杂前后GaN的电子结构和磁性.结果表明:Mn掺入后体系仍为直接带隙半导体,带隙宽度随Mn含量的增加逐步增大.Mn掺杂GaN均使得N2p与Mn3d轨道杂化,产生自旋极化杂质带,自旋向上的能带占据费米面,掺杂后的Ga1-xMnxN表现为半金属铁磁性,适合自旋注入;随着Mn掺杂浓度的增加,体系的半金属性有所增强.     

Mn掺杂GaN电子结构和光学性质研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法计算不同Mn浓度掺杂GaN晶体的电子结构和光学性质.计算结果表明Mn掺杂GaN使得Mn 3d与N 2p轨道杂化,产生自旋极化杂质带,材料表现为半金属性,非常适于自旋注入,说明该种材料是实现自旋电子器件的理想材料,折射率在带隙处出现峰值,紫外区光吸收系数随Mn浓度的增加而增大. 关键词： Mn掺杂GaN 第一性原理 电子结构 光学性质     

Current-induced effect on resistivity and magnetoresistance of La0.67Ba0.33MnO3 manganite

The influence of dc biasing current on temperature dependence of resistivity and low-field magnetoresistance (MR) of La_0.67Ba_0.33MnO₃ bulk sample is reported. A prominent finding is the change in resistivity around the insulator-to-metal transition temperature (T_IM) and the change in MR around the ferromagnetic transition temperature (T_C). The decrease in MR around T_C at higher biasing current indicates a strong interaction between carrier spin and spin of Mn ions resulting in a higher alignment of Mn ion spins. Change in resistivity around T_IM is interpreted in the framework of percolative conduction model based on the mixed phase of itinerant electrons and localized magnetic polarons.     

ZnO1-xCx稀磁半导体的磁特性的第一性原理和蒙特卡罗研究

利用第一性原理计算得到C掺杂ZnO的电子结构,发现系统具有半金属的电子结构.从态密度的分析可以看到Zn-3d和C-2p电子具有强烈的杂化作用,这是体系具有相对稳定铁磁基态的原因.利用第一性原理得到的磁性耦合强度并结合蒙特卡罗模拟得到了C掺杂浓度为555%,833%,125%的ZnO_1-xC_x分别具有210 K,260 K,690 K的居里温度.同时,详细地分析了C掺杂引起的电子转移和C,Zn,O的s,p和d电子的自旋向上和自旋向下电子数的变化.通过比较研究,发现ZnO_1-xC_x的局域磁矩主要来源于Zn-3d 电子和C-2p 电子之间的相互作用,而局域磁矩耦合倾向于RKKY耦合. 关键词： 1-xC_x')" href="#">ZnO_1-xC_x 磁性 第一性原理 蒙特卡罗模拟     

Temperature-dependent magnetization in (Mn, N)-codoped ZnO-based diluted magnetic semiconductors

The influences of Mn doping on the structural quality of the Zn_xMn_1−xO:N alloy films have been investigated by XRD. Chemical compositions of the samples (Zn and Mn content) and their valence states were determined by X-ray photoelectron spectrometry (XPS). Hall effect measurements versus temperature for Zn_xMn_1−xO:N samples have been designed and studied in detail. The ferromagnetic transitions happened at different T_C should explain that the magnetic transition in field-cooled magnetization of Zn_1−xMn_xO:N films at low temperature is caused by the strong p-d exchange interactions besides magnetic transition at 46 K resulting from Mn oxide, and that the room temperature ferromagnetic signatures are attributed to the uncompensated spins at the surface of anti-ferromagnetic nano-crystal of Mn-related Zn(Mn)O.     

Co(S1-xSex)2系统中的铁磁量子相变

针对Co(S_1-xSe_x)₂系统在x=0.11附近发生的铁磁金属到顺磁金属相变,制备了一系列不同Se替代浓度的多晶样品.通过对其结构和电阻率-温度ρ(T)关系的系统观测,结果发现,样品铁磁相变温度T_C随着Se替代浓度x值的增加,以(1-x)^1/2关系单调下降,其二级铁磁相变转变为一级相变 关键词： 量子相变 自旋量子涨落 1-xSe_x)₂')" href="#">Co(S_1-xSe_x)₂     

富勒烯衍生物C60（CF3）n（n=2，4，6，10）几何结构和电子性质变化规律的密度泛函研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对C₆₀（CF₃）_n （n=2,4,6,10）几何结构和电子性质的变化规律进行了计算研究.发现在C₆₀（CF₃）₄可能稳定存在的三种同分异构体中,具有p p p加成方式的衍生物热力学性质最为稳定;在C₆₀（CF₃）₆可能稳定存在的三种同分异构体中,具有p p p m p加成方式的衍生物热力学性质最为稳定.对C₆₀（CF₃）₂,C₆₀（CF₃）₄,C₆₀（CF₃）₆和C₆₀（CF₃）₁₀四种加成衍生物的几何结构分析可知：随着CF₃加成个数的增加,C₆₀中的C—C平均键长逐渐变大,笼子与CF₃之间连接键C_C60—C_CF3逐渐变大.对它们的电子结构分析可知,随着CF₃加成数目的增多,反应热几乎是线性增加.而C₆₀（CF₃）_n（n=2,4,6,10）分子的平均反应热在n=6处为极大值,说明C₆₀（CF₃）₆应该是最容易得到的加成产物.由Mulliken电荷可知,加成的CF₃个数越多,CF₃与笼子的相互作用也就越强,每个CF₃转移到笼子上电荷数也就越多.C₆₀（CF₃）_n的自旋聚居数分布表明它们均为闭壳层结构.最后,从CF₃对分子的前线轨道贡献可知,四种分子的得电子情况和失电子情况均发生在碳笼本身,并不随着CF₃个数的增加而发生明显的改变. 关键词： 60（CF₃）_n （n=2')" href="#">C₆₀（CF₃）_n （n=2 10） 几何结构和电子性质 密度泛函     

Magnetic properties of Mn-doped GaN with defects: ab-initio calculations

According to first-principles density functional calculations,we have investigated the magnetic properties of Mn-doped GaN with defects,Ga 1-x-y V Gx Mn y N 1-z-t V Nz O t with Mn substituted at Ga sites,nitrogen vacancies V N,gallium vacancies V G and oxygen substituted at nitrogen sites.The magnetic interaction in Mn-doped GaN favours the ferromagnetic coupling via the double exchange mechanism.The ground state is found to be well described by a model based on a Mn 3+-d 5 in a high spin state coupled via a double exchange to a partially delocalized hole accommodated in the 2p states of neighbouring nitrogen ions.The effect of defects on ferromagnetic coupling is investigated.It is found that in the presence of donor defects,such as oxygen substituted at nitrogen sites,nitrogen vacancy antiferromagnetic interactions appear,while in the case of Ga vacancies,the interactions remain ferromagnetic;in the case of acceptor defects like Mg and Zn codoping,ferromagnetism is stabilized.The formation energies of these defects are computed.Furthermore,the half-metallic behaviours appear in some studied compounds.     

Influence of hydrogenation on the electronic structure and the itinerant-electron metamagnetic transition in strong magnetocaloric compound La(Fe0.88Si0.12)13

The influence of interstitial hydrogen on the electronic structure and the itinerant-electron metamagnetic (IEM) transition in strong magnetocaloric compound La(Fe_0.88Si_0.12)₁₃H_1.6 has been investigated by Mössbauer spectroscopy. A slight change in the average hyperfine field at 4.2 K was observed after hydrogen absorption. In contrast, the thermally induced first-order transition related to the IEM transition for y=1.6 appears at the Curie temperature T_C=330 K, much higher than T_C=195 K for y=0.0. The increase of isomer shift δ_IS at 4.2 K indicates that the valence electron transfer from hydrogen to Fe is negligibly small, hence the change in the magnetic state is closely associated with a volume expansion after hydrogen absorption. No change in shape by hydrogenation for the Mössbauer spectra in the paramagnetic state has been observed except for a difference in only δ_IS, indicating the volume expansion by hydrogenation is isotropic. Accordingly, the significant increase of T_C by hydrogen absorption is attributed to the magnetovolume effect associated with characteristic feature in IEM compounds. A discontinuous change of ferromagnetic moment, ΔM, around T_C has been observed by Mössbauer spectra, as expected from the magnetization measurement. The value of ΔM is slightly decreased by increase of T_C after hydrogenation but its magnitude is almost the same due to the stabilization of ferromagnetic moment. As a result, strong magnetocaloric effect is maintained up to room temperature after hydrogenation.     

SimCn （m+n≤7）团簇的密度泛函研究

使用密度泛函理论（DFT）的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对Si_mC_n（m+n≤7）团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构. 并对最稳定结构的平均结合能（E_b）,二阶能量差分（Δ₂E）和能隙（E_g）等进行了理论研究. 结果表明,随着原子个数的增加,SiC二元团 关键词： mC_n （m+n≤7）团簇')" href="#">Si_mC_n （m+n≤7）团簇 密度泛函理论 结构与性质