第一性原理研究闪锌矿结构CrSe和CrAs半金属铁磁性的稳定性

运用第一性原理的全势能线性缀加平面波方法对闪锌矿结构CrSe和CrAs的电子结构进行自旋极化计算。闪锌矿结构CrSe和CrAs处于晶格平衡时都具有半金属性,它们自旋向下的电子能带带隙分别为3.38eV 和1. 79eV,同时,它们的自旋总磁矩分别为4.00和3.00μB/formula。自旋总磁矩主要来源于Cr的原子磁矩,Se和As的原子磁矩对总磁矩的贡献很小而且为负值,因而它们具有明显的铁磁性特征. 使晶体晶格在±10%的范围内发生各向同性形变,对闪锌矿结构CrSe和CrAs的电子结构进行计算. 计算结果表明,当晶格各向同性形变分别为-4 % ~ 10 %和-2 % ~10 %时,闪锌矿结构CrSe和CrAs仍然保持半金属铁磁性,并且总磁矩都稳定于4.00和3.00μB/formula.     

第一性原理研究half-Heusler合金VLiBi和CrLiBi的半金属铁磁性

构建只含有一种过渡金属元素的half-Heusler合金VLiBi和CrLiBi.采用第一性原理的全势能线性缀加平面波方法计算half-Heusler合金VLiBi和CrLiBi的电子结构.计算结果表明,VLiBi和CrLiBi是半金属性铁磁体,它们的半金属隙分别是0.25 eV和0.46 eV,晶胞总磁矩分别为3.00 μ_B和4.00 μ_B.磁性计算结果显示,晶胞总磁矩主要来源于V和Cr的原子磁矩,Li和Bi的原子磁矩较弱,而且Bi的原子磁矩为负值.利用平均场近似方法计算合金的居里温度T_C,VLiBi和CrLiBi的居里温度（T_C）的估算值分别为1401 K和1551 K.使晶格常数在±10%的范围内变化,分别计算VLiBi和CrLiBi的电子结构.计算研究表明,晶格常数在-5.6%–10%和-6.9%–10%的范围内变化时VLiBi和CrLiBi仍具有半金属性,并且晶胞总磁矩稳定于3.00 μ_B和4.00 μ_B.采用局域密度近似（LDA）+U（电子库仑相互作用项）的方法计算VLiBi和CrLiBi的电子结构,当U的取值增大到5 eV时VLiBi和CrLiBi仍保持半金属性.此外,采用考虑自旋-轨道耦合（spin-orbit coupling,SOC）效应的广义梯度近似（GGA）+SOC方法计算VLiBi和CrLiBi的电子结构,计算结果显示有微弱的自旋向下能带穿过费米能级,此时VLiBi和CrLiBi在费米面处的自旋极化率分别为98.8%和94.3%,它们的晶胞总磁矩分别为3.03 μ_B和4.04 μ_B.VLiBi的半金属性几乎不受SOC效应的影响,而CrLiBi在费米面处仍有较高的自旋极化率.     

第一性原理研究闪锌矿结构MnSb和MnBi半金属性和磁性的稳定性

采用基于第一性原理的全势能线性缀加平面波方法对闪锌矿结构MnSb和MnBi的电子结构进行自旋极化计算。闪锌矿结构MnSb和MnBi处于晶格平衡时都是半金属性的,并且它们自旋向下电子能带带隙分别是1.32eV 和1.27eV。闪锌矿结构MnSb和MnBi的自旋总磁矩都为4.00μB/formula,总磁矩主要来源于Mn的原子磁矩,Sb和Bi的原子磁矩对总磁矩的贡献很小而且为负值,它们具有明显的铁磁性特征. 使晶体晶格在±10%的范围内发生各向同性形变,对闪锌矿结构MnSb和MnBi的电子结构进行计算. 计算结果表明,当晶格各向同性形变分别为-1 % ~ 10 %和-4 % ~10 %时,闪锌矿结构MnSb和MnBi仍然保持半金属铁磁性,并且总磁矩都稳定于4.00μB/formula.     

三元化合物ZnCrS2电子结构和半金属铁磁性的第一性原理研究

以闪锌矿相的ZnS 2×2×1超原胞为基础,通过将其中的Zn用Cr按1∶1配比进行了a和b两种不同位置的替换构造出了三元化合物ZnCrS₂ 理论模型,然后采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势(PWPP)方法分别计算了两种不同模型ZnCrS₂的电子结构和磁学性质. 结果表明,两种模型的ZnCrS₂的铁磁态都比反铁磁态更稳定,均是半金属铁磁体(半金属能隙分别为0.9631 eV和0.7556 eV), 其中a位替换不但具有较大的半金属 关键词： 2')" href="#">ZnCrS₂ 电子结构 半金属铁磁性 第一性原理     

第一性原理研究闪锌矿结构MnSb和MnBi半金属性和磁性的稳定性

采用基于第一性原理的全势能线性缀加平面波方法对闪锌矿结构MnSb和MnBi的电子结构进行自旋极化计算。闪锌矿结构MnSb和MnBi处于晶格平衡时都是半金属性的,并且它们自旋向下电子能带带隙分别是1.32eV 和1.27eV。闪锌矿结构MnSb和MnBi的自旋总磁矩都为4.00μB/formula,总磁矩主要来源于Mn的原子磁矩,Sb和Bi的原子磁矩对总磁矩的贡献很小而且为负值,它们具有明显的铁磁性特征. 使晶体晶格在±10%的范围内发生各向同性形变,对闪锌矿结构MnSb和MnBi的电子结构进行计算. 计算结果表明,当晶格各向同性形变分别为-1 % ~ 10 %和-4 % ~10 %时,闪锌矿结构MnSb和MnBi仍然保持半金属铁磁性,并且总磁矩都稳定于4.00μB/formula.     

第一性原理研究闪锌矿结构MnSb和MnBi半金属性和磁性的稳定性

采用基于第一性原理的全势能线性缀加平面波方法对闪锌矿结构MnSb和MnBi的电子结构进行自旋极化计算.闪锌矿结构MnSb和MnBi处于晶格平衡时都是半金属性的,并且它们自旋向下电子能带带隙分别是1.32 eV和1.27 eV.闪锌矿结构MnSb和MnBi的自旋总磁矩都为4.00μB/formula,总磁矩主要来源于Mn的原子磁矩,Sb和Bi的原子磁矩对总磁矩的贡献很小而且为负值,它们具有明显的铁磁性特征.使晶体晶格在±10％的范围内发生各向同性形变,对闪锌矿结构MnSb和MnBi的电子结构进行计算.计算结果表明,当晶格各向同性形变分别为-1％～10％和-4％～10％时,闪锌矿结构MnSb和MnBi仍然保持半金属铁磁性,并且总磁矩都稳定于4.00μs/formula.     

第一性原理研究semi-Heusler合金CoCrTe和CoCrSb的半金属性和磁性

采用第一性原理的全势能线性缀加平面波方法,对semi-Heusler合金CoCrTe和CoCrSb的电子结构进行自旋极化计算.CoCrTe和CoCrSb处于平衡晶格常数时是半金属性铁磁体,其半金属隙分别为0.28和0.22 eV,晶胞总磁矩为3.00μB和2.00μB.CoCrTe和CoCrSb的晶胞总磁矩主要来自于Cr原子磁矩.Co,Te和Sb的原子磁矩较小,它们的磁矩方向与Cr原子的磁矩方向相反.使晶格常数在±13%的范围内变化(相对于平衡晶格常数),并计算CoCrTe和CoCrSb的电子结构.计算研究表明,CoCrTe和CoCrSb的晶格常数变化分别在-11.4%—9.0%和-11.2%—2.0%时仍具有半金属性,并且它们晶胞总磁矩稳定于3.00μB和2.00μB.     

密度泛函理论研究闪锌矿结构CrTe和VTe半金属铁磁性的稳定性

采用基于密度泛函理论的全势能线性缀加平面波方法对闪锌矿结构CrTe和VTe的电子结构进行自旋极化计算。闪锌矿相CrTe和VTe处于平衡晶格常数时都是半金属性的,它们自旋向下子能带的带隙分别是2.82eV和2.70eV,半金属隙分别是0.89eV和0.33eV. 使晶体相对于平衡晶格在±10%的范围内发生各向同性形变,对闪锌矿相CrTe和VTe的电子结构进行计算,计算结果表明相对于平衡晶格的各向同性形变分别为-6 %~ 10 %和-3 %~10 %时它们仍然具有半金属性质;与此同时,在以上相同的形变范围内闪锌矿相CrTe和VTe的总磁矩分别稳定于4.00 /formula和3.00 /formula. 在晶体相对于平衡晶格发生各向同性形变分别为-6%~10%和-3 %~10 %时,闪锌矿相CrTe和VTe能保持半金属铁磁性。     

密度泛函理论研究闪锌矿结构CrTe和VTe半金属铁磁性的稳定性

采用基于密度泛函理论的全势能线性缀加平面波方法对闪锌矿结构CrTe和VTe的电子结构进行自旋极化计算.闪锌矿相CrTe和VTe处于平衡晶格常数时都是半金属性的,它们自旋向下子能带的带隙分别是2.82 eV和2.70 eV,半金属隙分别是0.89 eV和0.33 eV.使晶体相对于平衡晶格在±10%的范围内发生各向同性形变,对闪锌矿相CrTe和VTe的电子结构进行计算,计算结果表明相对于平衡晶格的各向同性形变分别为-6%～10%和-3%～10%时它们仍然具有半金属性质;与此同时,在以上相同的形变范围内闪锌矿相CrTe和VTe的总磁矩分别稳定于4.00μB/formula和3.00μs/formula.在晶体相对于平衡晶格发生各向同性形变分别为-6%～10%和-3%～10%时,闪锌矿相CrTe和VTe能保持半金属铁磁性.     

第一性原理研究Co2MnSi和Co2MnGe半金属与磁性的稳定性

基于广义梯度近似密度泛函和全势能线性缀加平面波方法,对Co2MnSi和Co2MnGe在晶格常数发生变化的情况下进行电子结构和磁矩的自旋极化计算,得到了它们的自旋态密度分布以及总磁矩和各原子磁矩。计算结果的分析表明：（1）Co2MnSi 和Co2MnGe具有半金属性质;（2）晶格常数的改变分别为-5%~ 4%和-6%~1%时,Co2MnSi 和 Co2MnGe仍保持稳定的半金属质性;（3）Co2MnSi 和Co2MnGe的总磁矩为5.00µB/formula。总磁矩主要来源于Mn和Co的原子磁矩,Si和Ge的原子磁矩对总磁矩的贡献极小而且为负值。（4）Co2MnSi 和 Co2MnGe的晶格常数变化分别为-6% ~ 6%和-7%~ 4%时,虽然各原子磁矩都发生了变化,但是它们总磁矩稳定于5.00µB/formula.     

Half-metallic ferromagnetism in C-doped zinc-blende ZnO: A first-principles study

We perform a first-principles study of electronic structure and magnetism of C-doped zinc-blende ZnO using the full-potential linearized augmented plane wave method. Results show that C-doped zinc-blende ZnO exhibits half-metallic ferromagnetism with a stable ferromagnetic ground state. The calculated magnetic moment of the 32-atom supercell containing one C dopant is 2.00 μ B , and the C dopant contributes most. The calculated low formation energy suggests that C-doped zinc-blende ZnO is energetically stable. The hole-mediated double exchange mechanism can be used to explain the ferromagnetism in C-doped zinc-blende ZnO.     

N空位对Cu掺杂AlN电磁性质的影响的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法研究了N空位对Cu掺杂AlN的电子结构和磁学性质的影响。结果表明,与Cu最近邻的N原子更易失去形成N空位。N空位的引入减小了Cu掺杂AlN体系的半金属能隙;减弱了Cu及其近邻N原子的自旋极化的强度以及Cu3d与N2p轨道间的杂化,因而减小了体系的半金属铁磁性。因此,制备Cu掺杂AlN稀磁半导体时应尽可能地避免产生N空位。     

3d过渡金属磷系化合物半金属铁磁性的第一性原理研究

在基于密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)下,采用第一性原理平面波赝势(PWP)方法,对3d过渡金属磷系闪锌矿结构的化合物XY(X=V、Cr、Mn,Y=P、As、Sb)的电子结构进行了计算,通过分析它们的能带结构、态密度、磁矩等,发现除闪锌矿结构的化合物MnP和MnAs不是真正的半金属铁磁体外,其余闪锌矿结构的化合物在能带结构和态密度均体现出半金属特征.     

三元化合物ZnVSe2半金属铁磁性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWP)方法,结合广义梯度近似(GGA),对三元化合物ZnVSe₂晶体的电子结构进行了计算,分析了ZnVSe₂晶体自旋极化的能带结构、电子态密度、电荷布居、磁矩等.计算结果表明,三元化合物ZnVSe₂会产生自旋极化状态,能带结构和态密度显示为半金属特征,表现出显著的铁磁性行为,具有高达近100%的传导电子自旋极化率,其半金属能隙为0.443eV,理论预测其可能是一种具有一定应用潜能 关键词： 2')" href="#">ZnVSe₂ 平面波赝势方法 半金属铁磁性 第一性原理     

Half-metallic ferromagnetism in Cu-doped zinc-blende ZnO from first principles study

Electronic structures and magnetism of Cu-doped zinc-blende ZnO have been investigated by the first-principle method based on density functional theory (DFT). The results show that Cu can induce stable ferromagnetic ground state. The magnetic moment of supercell including single Cu atom is 1.0 μ_B. Electronic structure shows that Cu-doped zinc-blende ZnO is a p-type half-metallic ferromagnet. The half-metal property is mainly attribute to the crystal field splitting of Cu 3d orbital, and the ferromagnetism is dominated by the hole-mediated double exchange mechanism. Therefore, Cu-doped zinc-blende ZnO should be useful in semiconductor spintronics and other applications.