Growth of Mn5Ge3 ultrathin film on Ge（111）

The growth of Mn5Ge3 ultrathin films with different thicknesses, prepared by solid phase epitaxy, is studied. The results of scanning tunnelling microscopy and low energy electron diffraction studies show that the film can be formed and it is terminated with a （√3 × √3） R30° surface reconstruction when the thickness of Mn exceeds 3 monolayers. The magnetic properties show that the Curie temperature is about 300 K and the T^2-dependent behaviour is observed to remain up to 220 K.     

第一性原理计算Ga,O掺杂Ge材料的电子结构

利用第一性原理模拟计算了Ga掺杂Ge及Ga、O共掺杂Ge材料的电子结构,对态密度、能带结构进行了分析.结果表明,Ga掺杂Ge材料会使掺杂体系表现为较强的金属性;Ga、O共掺杂会使掺杂体系在低能端出现新的态密度为零区域.通过掺杂能够改变Ge材料的电学和光学特性.     

第一性原理计算Ga,O掺杂Ge材料的电子结构

利用第一性原理模拟计算了Ga掺杂Ge及Ga、O共掺杂Ge材料的电子结构,对态密度、能带结构进行了分析。结果表明,Ga掺杂Ge材料会使掺杂体系表现为较强的金属性;Ga、O共掺杂会使掺杂体系在低能端出现新的禁带区域。通过掺杂能够改变Ge材料的电学和光学特性。     

Mn掺杂ZnS(110)表面的电子结构和磁性

采用基于密度泛函理论的第-性原理方法,研究Mn掺杂ZnS(110)表面的电子结构和磁性.计算分析不同掺杂组态的几何参数、形成能、磁矩、电子态密度以及电荷密度.结果表明:单个Mn原子掺杂,替位于表面第二层的Zn原子时体系形成能最低,说明该层是最稳定的掺杂位置.对于两个Mn原子的掺杂,当Mn与Mn之间呈反铁磁耦合时体系最稳定.体系的总磁矩和自由Mn原子的磁矩差别很小,但是Mn原子的局域磁矩却依赖于Mn原子的3d态和近邻S原子的3p态的杂化作用,即受周围S原子环境的变化影响较大.此外,分析电荷密度图得出Mn原子替换Zn原子后与S原子形成了更强的共价键.     

Co50Fe50-xSix合金的结构相变和磁性

利用实验测量和理论计算相结合的方法,研究了介于B2结构CoFe低有序合金和L21结构Co2FeSi高有序合金之间的Co50Fe50-xSix合金的结构相变、磁相变、分子磁矩和居里温度.采用考虑Coulomb相互作用的广义梯度近似（GGA＋U）方法计算了合金的能带结构.研究发现,合金出现较强的原子有序倾向,表现出较强的共价成相作用.合金的晶格常数、磁矩、居里温度随Si含量的增加而线性地降低,极限成分Co2FeSi合金的分子磁矩和居里温度分别达到5.92μB和777℃.原子尺寸效应导致合金晶格发生变化,但并未成为居里温度和分子磁矩变化的主导因素.分子磁矩的变化符合Slater-Pauling原理,但发现原子磁矩的变化并非线性,据此提出了共价成相对磁性影响的观点.采用Stearns理论解释了居里温度的变化趋势,排除了原子间距对居里温度的主导影响作用.能带计算的结果还表明,Co2FeSi作为半金属材料并非十分完美,可能在实际应用中会出现自旋极化率降低的问题.发现该系列合金的结构相变和磁相变随着成分的变化聚集在窄小的成分和温度范围内.     

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     

Mn2NiSn掺杂Ni、Co体系的结构与磁性研究

本文通过在Heusler合金Mn2NiSn中掺杂Ni、Co元素对其结构与磁性交换作用变化进行了研究。结果表明,在Mn2-xNi1+xSn体系中,随着Ni逐渐替代Mn,合金结构会由立方XA逐渐向L21结构转变。由于Ni原子相对于Mn原子具有较小的原子半径,Ni2MnSn相对于Mn2NiSn体积大概收缩1.2%。Mn含量的减少使得最近邻的Mn(A)-Mn(B)间反铁磁交换作用减弱,导致居里温度由x = 0时的519 K接近线性的降低到x=1时的340 K。当用Co元素替换部分Mn元素时,即Mn2-yCoyNiSn中,复杂的原子占位使得Mn(A)-Mn(B)交换作用降低的同时伴随着Co-Mn之间铁磁交换作用的增强,两者交换作用的竞争导致居里温度先降低后升高,临界点出现在y = 0.3处。在Mn2Ni1-zCozSn体系中,当Co替代部分Ni时,由于Ni-Mn之间的交换作用小于Co-Mn之间的交换作用,交换作用的增强导致居里温度随着Co含量的增加逐渐升高。室温下的饱和磁化强度也随着掺杂量的增大逐渐增大。     

Mn掺杂对磁性γ-Fe_2O_3低温SCR脱硝活性的影响

采用共沉淀法制备一系列Fe_(1-x)Mn_xO_z(x为Mn物质的量比,x=0、0.1、0.3、0.5)磁性催化剂,考察Mn掺杂对γ-Fe_2O_3催化剂低温SCR脱硝活性的影响规律。结果表明,Mn掺杂能显著提高γ-Fe_2O_3的低温SCR脱硝活性,并拓宽其活性温度窗口;Fe_(0.7)Mn_(0.3)O_z催化剂的低温SCR脱硝活性最高,在125~200℃其NO_x转化率约为100%。N_2吸附及XRD分析结果表明,Mn的掺杂能优化γ-Fe_2O_3催化剂的孔隙结构及孔径分布,增大其比表面积和比孔容,并与催化剂中铁氧化物相互作用形成良好固溶体,从而提高γ-Fe_2O_3催化剂的低温SCR活性。     

第一原理研究Mn掺杂LiNbO3晶体的磁性和光吸收性质

采用基于密度泛函理论和局域密度近似的第一性原理分析了Mn掺杂LiNbO₃晶体的结构, 磁性, 电子特性和光吸收特性. 文中计算了Mn占据Li位和Nb位体系的形成焓, 对应的形成焓分别为-8.340 eV/atom和-8.0062 eV/atom, 也就意味着Mn 原子优先占据Li位. 这也就意味着Mn原子占据Li位的掺杂LiNbO₃晶体结构更稳定. 磁性分析的结果显示, 其对应磁矩也比占据Nb位的高. 进一步分析磁性的来源, 自旋态密度结果显示: Mn掺杂LiNbO₃晶体的磁性主要源于掺杂原子Mn, Mn原子携带的磁矩高达 4.3 μ_B, 显示出高自旋结构. 由于Mn-3d与近邻O-2p及次近邻Nb-4d 轨道的杂化作用, 计算表明: 诱导近邻O原子及次近邻Nb原子产生的磁矩对总磁矩的贡献较小. 通过光学吸收谱的分析, 得出在可见光区Li位被Mn原子替代以后显示出更好的光吸收响应相比于Nb位. 本文还分析了O空位对于LiNbO₃晶体磁性与电子性质的影响, 结果显示O空位的存在可以增加Mn掺杂LiNbO₃体系的磁性.     

Co50Fe50-xSix合金的结构相变和磁性

利用实验测量和理论计算相结合的方法,研究了介于B2结构CoFe低有序合金和L2₁结构Co₂FeSi高有序合金之间的Co₅₀Fe_50-xSi_x合金的结构相变、磁相变、分子磁矩和居里温度.采用考虑Coulomb相互作用的广义梯度近似(GGA+U)方法计算了合金的能带结构.研究发现,合金出现较强的原子有序倾向,表现出较强的共价成相作用.合金的晶格常数、磁矩、居里温度随Si含量的增加而线性地降低,极限成分Co₂FeSi合金的分子磁矩和居里温度分别达到5.92μ_B和777 ℃.原子尺寸效应导致合金晶格发生变化,但并未成为居里温度和分子磁矩变化的主导因素.分子磁矩的变化符合Slater-Pauling原理,但发现原子磁矩的变化并非线性,据此提出了共价成相对磁性影响的观点.采用Stearns理论解释了居里温度的变化趋势,排除了原子间距对居里温度的主导影响作用.能带计算的结果还表明,Co₂FeSi作为半金属材料并非十分完美,可能在实际应用中会出现自旋极化率降低的问题.发现该系列合金的结构相变和磁相变随着成分的变化聚集在窄小的成分和温度范围内. 关键词： 磁性 Heusler合金 结构相变     

Electronic Structure and Magnetic Properties of Cr-Doped AlN

To understand the electronic and magnetic properties, we have studied Cr-doped zinc-blende AlN system in detail by applying a first-principle plane wave pseudopotential method based on the density functional theory within the local spin density approximation. The analyses of the band structures, density of states, exchange interactions, and magnetic moments show that Al1-xCrxN alloys may exhibit a half-metallic ferromagnetism character, that Cr in the diluted doping limit forms near-midgap deep levels, and that the total magnetization of the cell is 3μB per Cr atom, which does not change with Cr concentration. Moreover, we have succeeded in predicting that Al1-xCrzN alloys in x = 0.0625 has a very high Curie temperature, and lind that ferromagnetic exchange interaction between magnetic dopants is short-ranged.     

M2Ge17(M=Ni、Mn)及其阴离子的稳定性和磁性研究

采用密度泛函理论（density functional theory,DFT）中的广义梯度近似（generalized gradient approximation,GGA）对Ni2Ge17,Mn2Ge17,[Ni2Ge17]4-和[Mn2Ge17]2-三种同分异构体的几何结构、电子结构和磁性进行了研究。通过对三种同分异构体的稳定性分析,得出D4d结构的[Ni2Ge17]4-最为稳定。由磁性的分析得到,Ni2Ge17和[Ni2Ge17]4-的D2d、D4d、D4h结构的磁矩均为零,体现为非磁性。对于Mn2Ge17和[Mn2Ge17]2-的D4d结构出现了自旋分裂能级,分别带有9μB 和8μB的磁矩。其中,Mn原子与Ge原子之间存在弱的铁磁相互作用。对于D4h结构的Mn2Ge17,带有7μB的磁矩,Mn原子和Ge原子之间既存在弱的铁磁相互作用又存在弱的反铁磁相互作用,而Mn2Ge17和[Mn2Ge17]2-的D2d结构以及[Mn2Ge17]2-的D4h结构的磁矩为零。     

Mn(SiO2)3(M=Fe,Co,Ni;n=1-3)团簇的几何结构、光电性质及磁性

基于密度泛函理论中的广义梯度近似系统研究M_n(SiO₂)₃(M=Fe,Co,Ni;n=1-3)团簇的几何结构、光电性质和磁学性质.结果表明:Fe,Co原子相对于Ni原子更易于在(SiO₂)₃团簇上聚集;通过分析团簇的分裂途径及其产物,发现稳定性较好的氧化硅是一种很好的用于负载过渡金属"岛膜"的载体材料;M_n(SiO₂)₃团簇的能隙恰好位于近红外光谱范围内.通过磁性分析发现,该复合团簇的磁矩主要局域在过渡金属原子周围,而且,Fe₂(SiO₂)₃和Co₃(SiO₂)₃具有相对较大的磁矩,这主要源于过渡金属原子的d轨道间相互耦合.能隙和磁性两方面性质进一步肯定了二氧化硅磁性复合材料在医学界被用作光动力靶向治疗的可观前景.     

Heusler合金Mn2NiGa的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的投影缀加波方法研究了Heusler合金Mn₂NiGa的四方变形,对立方和四方结构的磁矩、电子结构、弹性常数及声子谱进行了计算和分析.Mn原子是Mn₂NiGa总磁矩的主要贡献者,但Mn（A）、Mn（B）原子磁矩的值不等且呈反平行耦合,因而Mn₂NiGa合金在两种状态下均表现为亚铁磁结构.四方变形中,Mn₂NiGa在c/a=0.94和c/a=1.27处出现总能的局域极小值和局域最小值,分别对应一个稳定的马氏体.弹性常数的计算结果显示,Mn₂NiGa的立方结构不满足立方相稳定性判据,四方结构（c/a=0.94和c/a=1.27）的弹性常数满足相应的稳定性判据.立方结构声子谱中存在虚频,而四方结构（c/a=0.94和c/a=1.27）则不存在虚频,验证了Mn₂NiGa四方结构比立方结构稳定.c/a=1.27的四方结构Mn₂NiGa转变为c/a=1.0的立方结构的相变温度在315 K左右.     

四元Heusler合金VFeScP/Ag(100)异质结的结构、磁性以及电子性质

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了四元Heusler合金VFeScP/Ag(100)异质结的ScP-Ag、VFe-Ag、FeFe-Ag、VV-Ag、ScSc-Ag和PP-Ag这6种原子端面的结构、原子磁性、态密度和自旋极化。结果表明,由于界面原子复杂的相互作用,界面原子层呈现不同程度不平整,从而可能加剧界面层的电子散射。与块体相比,界面原子的配位数变化引起的d电子局域性和磁直接交互的共同作用,导致了的界面原子复杂的磁行为。电子态密度研究发现,原来块体中的高自旋极化率已经被破坏。最大的自旋极化率出现在ScSc-Ag异质结构中,约为53%,预测在自旋阀中有一定的应用潜力。     

不同位置的Mn掺杂对ZnO量子点的电磁特性影响

采用基于态密度泛函理论的第一性原理赝势法,分析了直径为1.2nm的ZnO量子点体系(Zn45O45H72,并经H钝化)在中心、中间、表面三种不同位置Mn掺杂情况下的晶体结构、能带结构、态密度分布和磁性.模拟结果表明：中间位置掺杂时,体系的结合能最低,同时导电性能最好;中心位置掺杂略劣于中间位置掺杂;而表面位置掺杂时,结合能明显偏高,同时导电性能明显减弱.在磁性方面,随着掺杂位置变化,体系中各原子的总磁矩和磁矩分布会发生明显变化,但体系的总磁矩基本不变.     

Mn3Sn的高压物性研究

非共线三角晶格的反铁磁体Mn_(3)Sn,由于其动量空间中非零的贝里曲率而表现出反常霍尔效应.利用金刚石对顶砧研究压力对Mn_(3)Sn低温电输运性质和反常霍尔效应的影响.结果表明:Mn_(3)Sn在0~60GPa压力范围内保持金属导电行为;从非共线磁有序到螺旋磁有序的转变温度随压力增加先降低,在5.5GPa以上迅速升高,对应一个等结构电子拓扑转变;Mn_(3)Sn的反常霍尔效应在5.5GPa被完全抑制.     

Heusler合金Co2TiSn的磁性与输运性能

通过对Heusler合金Co₂TiSn磁性和输运性能的实验研究，发现低场中Co_{2< /sub>TiSn呈现出亚铁磁性；电阻和霍尔电阻率在温度低于8K时均出现异常.同时分析了电输 运的散射机制，并对反常霍尔效应产生的机制进行了探讨. 关键词： Heusler合金 磁性 输运性能}     

反Heusler合金Ti_2Ru_(1-x)Fe_xSn半金属磁性的第一性原理研究

本文基于第一性原理,通过对反Heusler合金Ti_2RuSn的Y位进行Fe元素掺杂,来探究其掺杂前后的相关特性及掺杂机理,以便寻求半金属性更稳定的Heusler合金材料,为后续相关理论研究及实验提供一定参考.在掺杂过程中随着Fe元素掺杂浓度的增加,反Heusler合金Ti_2RuSn的半金属性并未受到破坏,其带隙反而随掺杂浓度逐渐变宽,从未掺前的0.451 eV展宽到了全掺杂的0.711 eV.为分析掺杂体系的稳定性,我们计算了它们相对于理想反Heusler合金Ti_2RuSn块体的形成能,结果表明,对反Heusler合金Ti_2RuSn的Y位进行Fe元素掺杂可以展宽其带隙,并且掺杂浓度越低,体系相对较容易形成.