Mn/GaAs(100)界面的形成和化学反应的研究

利用低能电子衍射(LEED)、X射线光电子能谱(XPS)、电子能量损失谱(EELS)、紫外光电子能谱(UPS),对室温下Mn在GaAs(100)4×1表面的淀积过程进行了研究。研究结果表明,当锰的覆盖度θ≥0.25nm时,LEED图案完全消失,表明Mn没有生长成单晶。LEED,EELS的结果都表明淀积初期是层状生长的。对XPS的Ga2p_3/2,As2p_3/2的峰形、强度进行分析,可以知道在很小的覆盖度下,Mn就与衬底反应。置换出的Ga被局限在离原来的界面约3nm 关键词：     

亚稳态γ-Mn与GaAs(100)界面的形成:扩散和化学反应

利用低能电子衍射、电子能量损失谱和X射线电子能谱,对亚稳态了γ-Mn在清洁、有序的GaAs(100)表面的淀积过程进行了研究.研究结果表明,淀积初期锰的生长是层状的.在生长过程中界面发生互混井伴随着Mn与衬底间的化学反应.我们用一简单的模型对上述过程进行了理论计算,得到的结果与实验基本吻合.这对于进一步理解亚稳态γ-Mn的形成机理具有重要意义. 关键词：     

α-P/GaAs(100)界面的光电子能谱研究

本文采用X射线光电子能谱、紫外光电子能谱和低能电子衍射对室温下P在GaAs(100)表面上的生长进行了研究。结果表明,在生长初期P是成团吸附的,随着淀积量的增加而生长成α-P薄膜,该薄膜的价带结构与等离子体淀积的α-P:H薄膜的价带结构相似。在界面处有约一单层的P与衬底表面的Ga成键。α-P覆盖层使GaAs表面势垒下降约0.2eV。 关键词：     

Heusler合金Co2MnAl(100)表面电子结构、磁性和自旋极化的第一性原理研究

基于第一性原理计算方法系统地研究了L2₁和B2结构下的Heusler合金Co₂MnAl(100)表面原子的原子弛豫、电子结构、磁性和自旋极化行为. L2₁和B2结构的Co₂MnAl(100)表面由于Co–Mn和Co–Al的成键差异, 使得不同原子分别发生不同程度的伸缩. 与块体相比, Co和Mn原子的自旋磁矩由于表面效应而明显增大, 电子结构计算显示L2₁结构块体中的带隙被表面态破坏, 表面效应使得两种结构的CoCo端面自旋极化率降低, 但MnAl端面并未受到显著影响, 呈现了较大的自旋极化, 预测其在隧道结中可能具有很好的应用潜力.     

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     

P与GaAs(100)表面相互作用的温度效应

本文采用原位X射线光电子能谱、紫外光电子能谱、高分辨率电子能量损失谱和低能电子衍射技术,研究了温度对P与GaAs(100)表面相互作用的影响。结果表明,经退火后,室温下淀积于GaAs表面的非晶P大部分脱附,仅剩下少量无规分布于表面的P集团。集团中部分P与衬底Ga原子成键,另一部分P则以单质形式存在,继续提高温度退火,将使P集团中的P全部与衬底发生反应生成GaAsP薄层。在高温GaAs衬底上淀积P,将得到GaAsP固溶体薄层。这一薄层有望成为GaAs表面理想的钝化膜。 关键词：     

Mn掺杂ZnSe前驱体纳米带的制备及其磁光性质

采用了改进的水热途径制备稀磁半导体Mn掺杂ZnSe前驱体纳米带MnxZn1-xSe?en3 (en=ethylenediamine). 与先前方法相比， 具有省时高效的优势. 并通过电子能谱仪、热重分析仪、场发射扫描电子显微镜表征这种前聚体的形态与组成. 在有关电子顺磁共振波谱(ESR)和发光光谱(PL)的实验中，ESR和PL用来研究和表征Mn2+掺杂效率及ZnSe前驱体纳米带中Mn2+-Mn2+的相互作用.Mn掺杂ZnSe前驱体纳米带的ESR谱出现Mn2+特征超精细分裂六重峰，表明了Mn2+-Mn2+的     

Mn掺杂对半金属铁磁体Fe_2Si电磁特性的影响

此文用基于密度泛函理论第一性原理的贋势平面波方法,计算了Fe_2Si及Mn掺杂Fe_2Si体系的能带结构、电子态密度和磁学特性,分析了不同位置Mn掺杂对Fe_2Si电磁特性的影响,获得了纯的和不同位置Mn掺杂的Fe_2Si体系是铁磁体,自旋向上的能带结构穿过费米面表现金属特性,纯Fe_2Si的半金属隙为0.164e V;Mn掺杂在Fe1位时,自旋向下部分转变为A-M间的间接带隙半导体,体系呈现半金属特性,此时磁矩为2.00μB,是真正的半金属性铁磁体;掺杂在Fe2位时,自旋向下部分的带隙值接近于0,体系呈现金属特性;掺杂在Fe3位时,自旋向下部分转变为L-L间的直接带隙半导体,体系呈现半金属特性等有益结果 .自旋电荷密度分布图表明Mn原子的3d电子比较局域,和周围原子成键时3d电子更倾向于形成共价键.体系的半金属性和磁性主要来源于Fe-3d电子与Mn-3d电子之间的d-d交换,Si-3p电子与Fe、Mn-3d电子之间的p-d杂化.这些结果为半金属铁磁体Fe_2Si的电磁调控提供了有效的理论指导.     

覆盖度对S原子在Ir(001)表面吸附性质的影响

采用第一性原理方法模拟了覆盖度对S原子在Ir(001)表面吸附能和电子结构的影响。结果表明：在覆盖度0.50 ML以下,S原子吸附在Hollow空位最稳定,且吸附能几乎不随覆盖度变化;在覆盖度0.66 ML以上吸附能随覆盖度增加而减小。吸附体系金属表面d带电子结构随覆盖度变化与O/Pt(111)吸附体系相似。这些结果与Hammer-Nørskov模型吻合。     

K/GaAs(100)表面的氮化

K吸附层的存在能促进GaAs(100)表面在室温下的氮化.光电发射测量为此提供了证据.在将K/GaAs(100)暴露于纯氮以后，价带和芯能级谱均会出现显著变化：功函数有一定程度回升，价带谱中显露N2p峰，Ga2p和As2p芯能级谱中产生化学位移分量.就所研究的三种不同的K覆盖度(1/4，1/2和1ML)而言，1ML的那种显示了最强的促进作用. 关键词：     

覆盖度对S原子在Ir(001)表面吸附性质的影响

采用第一性原理方法模拟了覆盖度对S原子在Ir(001)表面吸附能和电子结构的影响。结果表明：在覆盖度0.50 ML以下，S原子吸附在Hollow空位最稳定，且吸附能几乎不随覆盖度变化；在覆盖度0.66 ML以上吸附能随覆盖度增加而减小。吸附体系金属表面d带电子结构随覆盖度变化与O/Pt(111)吸附体系相似。这些结果与Hammer-Nørskov模型吻合。     

Mn/GaAs(001)的表面再构与Mn的磁矩研究

通过第一性原理计算，系统地研究了Mn/GaAs(001)表面的各种再构和相应的局域电子态密度分布，以及表面上Mn的磁矩与各种再构间的对应关系.结果发现，Mn的行为类似电荷施主，将向GaAs表面提供电子，数量依表面的需求而定；直接与Mn的磁矩相联系的d轨道，既可以向GaAs表面施予电子，以弥补Mn的s电子的不足，又可以吸纳因GaAs表面饱和而富余的s电子.这些概念可有效地简化对金属引起的半导体表面再构的理论描述. 关键词： 表面再构 Mn/GaAs(001) 第一性原理计算     

利用飞秒双光子光电子发射研究GaAs(100)的自旋动力学过程

超短激光技术的发展为研究材料中的超快光动方学过程提供了重要的实验手段，也使得人们 能够更为深入地研究电子的自旋动力学行为.GaAs(100)表面由于费米钉扎而会导致能带弯曲 ，位于该区域的电子及其自旋特性将会明显不同于体相材料中的情况.利用时间分辨和自旋 分辨的双光子光电子发射技术研究了p型掺杂GaAs(100)表面的电子极化动力学过程.结果表 明，由费米钉扎而引起的能带弯曲明显影响电子的自旋弛豫过程，从实验上观察到了GaAs(1 00)表面能带弯曲区域的电子自旋翻转时间存在近2个量级的差异(从几纳秒到几十皮秒)，基 于电子-自旋交换相互作用的BAP机理在自旋弛豫过程中起着主导作用. 关键词： 光物理 自旋极化 双光子光电子发射 砷化镓     

磁耦合Mn2+-Mn2+离子对发光行为研究进展

过渡金属Mn2+掺杂的半导体/绝缘体作为发光材料在照明、显示等领域具有重要应用.Mn2+离子具有5个未成对的d电子,掺杂在发光材料中通常具有高自旋态,其容易与近邻的Mn2+离子发生交换或超交换作用即磁相互作用.此类相互作用可在分子尺度下对电子自旋产生很强的束缚能力,使得磁耦合Mn2+-Mn2+离子对的发光行为不同于孤立...     

多铁材料HoMnO3中光学吸收和畸变驱动的第一性原理研究

六角钙钛矿结构锰氧化物HoMnO₃磁电效应的研究近年来已成为多铁性材料研究中极其重要的一个方面. 本文基于广义梯度近似下的密度泛函理论, 考虑电子自旋的非共线磁性结构, 计算研究了 d电子在位库仑作用和自旋-轨道耦合作用对HoMnO₃的电子结构、 轨道杂化和能态密度分布的影响. 结果显示, 当考虑在位库仑排斥势U作用时, 强烈的Ho 5d与O(3, 4) 2p以及Mn 3d与O(1, 2) 2p间的轨道杂化是驱动HoMnO₃发生铁电畸变的根源, 此时能隙和能带的分布为解释实验中发现的强烈的光学吸收峰提供了理论依据, 而自旋-轨道耦合使得Mn 3d-O(3, 4) 2p在 ab平面内的轨道交迭略有增强, 平面内部分能带简并消除, HoMnO₃材料呈现典型的间接性能隙绝缘体特征. 关键词： 磁电效应 铁电畸变 态密度 光学吸收     

氯原子在Cu(111)表面的吸附结构和电子态

密度泛函理论(DFT)总能计算研究了不同覆盖度下氯原子在Cu(111)表面的吸附结构和表面电子态。计算结果表明,清洁Cu(111)表面自由能 为15.72 ,表面功函数φ为4.753eV。在1/4ML和1/3ML覆盖度下,每个氯原子在Cu(111)表面fcc谷位的吸附能分别等于3.278eV/atom和3.284eV/atom。在1/2ML覆盖度下,两个紧邻氯原子分别吸附于fcc和hcp谷位,氯原子的平均吸附能为2.631eV/atom。在1/3ML覆盖度下,fcc和hcp两个位置每个氯原子吸附能的差值约为2meV/atom,与正入射X光驻波实验结合蒙特卡罗方法得到结果(<10meV/atom)基本一致。在1/4ML、1/3ML和1/2ML覆盖度下,吸附后Cu(111)表面的功函数依次为5.263eV、5.275eV和5.851eV。吸附原子和衬底价轨道杂化形成的局域表面电子态位于费米能级以下约1.2eV、3.6eV和4.5eV等处。吸附能和电子结构的计算结果表明,氯原子间的直接作用和表面铜原子紧邻氯原子数目是决定表面结构的两个重要因素。     

用HREELS,XPS,LEED研究Al-GaAs(100)(4×1)界面反应

高分辨率电子能量损失谱(HRFELS)能直接判定Al-GaAS(100)界面反应的生成物。本文结合X射线光电子能谱(XPS)的测量,采用HREELS来测量界面的禁带宽度,研究了Al-GaAs(100)(4×1)界面的形成过程。结果判定了室温下Al-GaAs(100)界面生成的为AlAs。而退火后,界面上生成AlCaAs合金。实验中还用低能电子衍射(LEED)观察了室温下Al在GaAs(100)(4×1)面上的淀积过程,发现随着Al淀积量的增加,表面是从无序到有序转化的。 关键词：     

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.     

阻挫三角反铁磁YMnO3电子结构和磁性研究

基于广义梯度近似(GGA)的密度泛函理论,从非共轴的磁性结构出发,运用第一性计算得到了自旋阻挫反铁磁YMnO3的电子结构和磁性.考虑在位库仑势作用(U),研究了d电子关联作用对电子结构、能隙、和磁性的作用.计算得到,由于电子强关联和自旋阻挫的作用,Mn3d和O2p的电子态密度分布发生很大变化,费米面附近的基态能隙变大,Mn3d和O2p态电子杂化减弱,Mn离子的磁矩增加到3.92μB.我们的结果比局域化自旋密度近似LSDA计算结果更好地符合于实验测量值.     

铁磁性高锰硅化物Mn_4Si_7电子特性的第一性原理计算

本文采用基于第一性原理的密度泛函理论超软雁势平面波方法,对铁磁性半导体高锰硅化合物Mn_4Si_7进行了理论计算.结果表明块体Mn_4Si_7是准直接带隙半导体材料,其价带主要是由Mn的3d轨道电子构成,导带主要是由Mn的3d及Si的3p轨道电子构成.相同自旋轨道下,自旋向下态的电子更容易占据较高的能级.而自旋向上态的电子对Mn_4Si_7的禁带宽度起主导作用. Mn_4Si_7的费米能级附近各轨道未被电子占满,且自旋向上态与自旋向下态电子的不对称分布使其具有了磁性.为Mn_4Si_7磁学特性提供主要贡献的是Mn的3d轨道电子,而Si的3p和3s轨道电子提供了一个小的贡献.