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| 碳和氧掺杂紫磷烯作为双极磁性半导体材料的理论预测 | |
| 作者姓名： | 卢一林 董盛杰 崔方超 张开成 刘春梅 李杰森 毛卓 |
| 作者单位： | 1. 渤海大学物理科学与技术学院,渤海大学海洋研究院;2. 广东白云学院电气与信息工程学院;3. 渤海大学食品科学与工程学院;4. 佛山科学技术学院环境与化学工程学院;5. 中国医学科学院北京协和医学院 |
| 基金项目： | 辽宁省教育厅基本科研项目(批准号:LJKQZ20222272); |
| 摘 要： | 紫磷烯是一种结构稳定且具有优异光电特性的新型二维材料,研究掺杂效应有助于理解其物理本质,对进一步开发纳米电子器件具有重要意义.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了非金属元素B,C,N,O掺杂单层紫磷烯的电磁性质.计算结果表明,B和N掺杂之后没有产生磁性,体系依旧表现为非磁性半导体;而C和O掺杂导致体系发生自旋劈裂,紫磷烯由非磁性半导体转变成为双极磁性半导体,其自旋密度主要分布在磷原子和间隙区域内而非杂原子上.电场调控氧掺杂紫磷烯可使其载流子的自旋极化方向发生反转,当施加一定大小的正向或反向的静电场时,能带色散程度变强,氧掺杂紫磷烯转变成100%自旋极化向下或向上的单自旋半金属磁体.基于氧掺杂紫磷烯材料设计的场效应自旋滤通器可利用改变门电压方向的方法实现电流自旋极化方向的反转,表明氧掺杂紫磷烯有望成为二维自旋场效应晶体管、双极磁性自旋电子学器件、双通道场效应自旋滤通器以及场效应自旋阀的理想候选材料. |
| 关 键 词： | 紫磷烯 掺杂 双极磁性半导体 单自旋半金属磁体 |