x射线磁性圆二色吸收谱分析Co膜厚度对原子磁矩和自旋磁矩的影响

利用软x射线磁性圆二色吸收谱(XMCD)研究了Si衬底上沉积的不同厚度的Co膜的轨道磁矩和 自旋磁矩.样品是磁控溅射方法制备的，膜的厚度分别是2nm,10nm和30nm，并在表面覆盖0.8 —1nm厚的金膜防止样品的氧化.根据XMCD求和定则计算得到的轨道磁矩和自旋磁矩分别是0. 249—0.195μ_B(玻尔磁子)和1.230—1.734μ_B.随着膜厚的减小，C o原子的轨道磁矩增加，而自旋磁矩下降.轨道磁矩与总磁矩的比值由0.101上升至0.168，即 2nm膜中Co原子的轨道磁矩对总磁矩的贡献比30nm膜中Co原子的大了83%. 关键词： x射线磁性圆二色 磁性薄膜 轨道磁矩和自旋磁矩 厚度效应     

原子簇La8-xBaxCuO6的原子磁矩和自旋极化的电子结构研究

利用MS-Xα方法研究了化合物La_2-yBa_yCuO₄的原子磁矩和自旋极化的电子结构.理论计算得到母相氧化物La₂CuO₄的Cu原子磁矩为0.37μ_B，与实验值0.48±0.15μ_B基本一致. 研究结果显示, 由于Ba原子对部分La的替代，使构成化合物的基本原子簇La_8-xBa_xCuO₆的 关键词： 电子结构 自旋极化 磁矩 态密度 超导电性     

Ru13原子簇基态的磁性

采用离散变分局域自旋密度泛函方法，研究了三种可能的高对称几何构型的由１３个钌原子组成的Ru₁₃原子簇的电子结构．结果表明，所有具有不同对称性的Ru₁₃原子簇在它们各自的平衡位置处都有两重磁性解，从能量上看，每一种构型的低自旋解都比高自旋解更为稳定．基态原子簇为Ｉ_hRu₁₃原子簇，具有４μ_B的磁矩，或每个原子具有０.３１μ_B的磁矩．这与实验测得的Ru₁₃原 关键词：     

非晶态(Fe1-xVx)84B16合金的磁性和电性

用单辊急冷法制备了非晶态(Fe_1-xV_x)₈₄B₁₆(x=0,0.02,0.04,0.06,0.10)合金的薄带,分别用磁天平和四端引线法测量了饱和磁化强度和高温电阻率的温度关系。得到平均每个磁性原子的磁矩随V含量的增加近似线性下降,计算出每个Fe原子和每个V原子的平均磁矩分别为2.08μ_B和-5.08μ_B。居里温度T_c从x=0时的622K下降到x=0.10时的478K。利用自旋波激发公式:σ(T)=σ(0)(1-BT^* 关键词：     

SrRuO3的电子结构与磁性研究

用自洽的全势能线性丸盒轨道能带方法计算了氧化物体系SrRuO₃(SRO)的电子结构和磁性.对于理想的立方钙钛矿结构的计算得出的电子结构明显改善了已有的计算结果:每个元胞的磁矩为129μ_B,按原子球划分为084μ_B/Ru原子和011μ_B/O原子;Sr原子上的自旋磁矩几乎为零;费米能级处的态密度N(E_F)为435(states/Ryd/f.u.).关于实际的正交结构SRO,计算得出磁矩为108μ关键词： 过渡金属氧化物 电子结构 磁性     

过渡金属 X（ X=Cr、Mn、Fe、Tc、Re ）掺杂Janus Ga2SSe 的第一性原理研究

利用密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,研究过渡金属X(X=Cr、Mn、Fe、Tc、Re)原子掺杂Janus Ga₂SSe的磁性、电子性质及光学性质.研究表明：过渡金属掺杂Janus Ga₂SSe体系在Chalcogen-rich条件下有着比Ga-rich条件下更好的稳定性.其中Mn掺杂体系形成能在两种条件下皆为最低.本征Ga₂SSe是具有2.02 eV带隙的间接带隙半导体,在紫外区域有着很好的光伏吸收能力.与本征Ga₂SSe相比,Cr掺杂体系自旋向上通道出现杂质能级,自旋向上与向下通道不对称,呈磁矩为2.797μ_B铁磁性半金属. Mn掺杂体系在其自旋向上通道产生的杂质能级,呈磁矩为3.645μ_B的磁性P型半导体. Fe掺杂体系自旋向下通道产生的杂质能级,呈磁矩为3.748μ_B磁性P型半导体.在Tc与Re掺杂后,带隙皆由间接变直接带隙,呈无磁性的P型半导体.从光学性质来看,各掺杂体系与未掺杂Ga₂SSe在介电...     

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.     

Heusler合金Pd2 CrAl四方变形、磁性及弹性常数的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的投影缀加波方法研究了Heusler合金Pd₂CrAl的四方变形、磁性和弹性常数. 四方变形中,Pd₂CrAl在c/a≈1.20处出现总能的局域最小值,对应一个稳定的马氏体. Pd₂CrAl的L2₁结构和四方结构的单胞总磁矩分别为3.825μ_B和3.512μ_B. 在这两种结构中Cr原子均是Pd₂CrAl总磁矩的主要贡献者,Pd和Cr原子间存在很强的杂化作用,Cr的3d电子的t_2g和e_g两个亚能带是Pd₂CrAl磁性的主要来源. 弹性常数的计算结果显示,Pd₂CrAl的L2₁结构和四方结构的弹性常数均满足相应结构的稳定性判据. 关键词： Heusler合金 四方变形 磁性 弹性常数     

N掺杂SiO2纳米薄膜的制备及其磁性

利用射频磁控反应溅射技术,制备了氮掺杂的SiO₂纳米薄膜.发现N掺杂SiO₂体系纳米薄膜具有铁磁性.较小的氮化硅颗粒均匀分布在氧化硅基质中有利于磁有序的形成.基底温度为400℃时,样品薄膜具有最大的饱和磁化强度和矫顽力,分别为35 emu/cm³和75 Oe.薄膜的磁性可能产生于氮化硅和氧化硅的界面.理论计算表明,N掺杂SiO₂体系具有净自旋.同时,由氮化硅和氧化硅界面之间的电荷转移导致的轨道磁矩也会对样品的磁性有贡献 关键词： 2薄膜')" href="#">N掺杂SiO₂薄膜 射频磁控反应溅射 界面磁性 基底温度     

笼状Au$lt;sub$gt;20$lt;/sub$gt;内掺$lt;i$gt;M$lt;/i$gt;$lt;sub$gt;13$lt;/sub$gt;($lt;i$gt;M$lt;/i$gt;=Fe，Ti)团簇磁性的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似方法,对M₁₃（M=Fe,Ti）以及M₁₃内掺Au₂₀团簇的几何结构和磁性进行了计算研究.结果表明：M₁₃和M₁₃内掺Au₂₀团簇的几何结构在0.006—0.05 nm误差范围内保持着I_h对称性.Fe₁₃团簇最低能态的总磁矩为44 μ_B,内掺到Au₂₀笼中后形成的Fe₁₃内掺Au₂₀团簇的最低能态总磁矩为38 μ_B,且Au原子与内掺Fe₁₃团簇之间存在着弱铁磁相互作用.Ti₁₃团簇在总磁矩为6 μ_B时能量最低,掺入Au₂₀笼后形成的Ti₁₃内掺Au₂₀团簇最低能态总磁矩是4 μ_B,内表面12个Ti原子与表面Au壳之间是弱铁磁相互作用,而与中心Ti原子之间是弱反铁磁相互作用.由于Au₂₀笼状外壳的影响,Fe₁₃内掺Au₂₀和Ti₁₃内掺Au₂₀团簇中Fe₁₃和Ti₁₃的磁矩比无金壳的Fe₁₃和Ti₁₃团簇的磁矩分别减少了6.81 μ_B和2.88 μ_B. 关键词： 几何结构 磁性 密度泛函理论     

Ti Impurity Effect on the Optical Coefficients in 2D Cu_2Si: A DFT Study

The electronic and optical properties of 2D Cu_2Si and Cu_2Si:Ti are investigated based on the density functional theory(DFT) using the FP-LAPW method and GGA approximation. The 2D Cu_2Si has metallic and non magnetic properties, whereas adding Ti impurity to its structure changes the electronic behavior to the half-metallic with 3.256μB magnetic moment. The optical transition is not occurred in the infrared and visible area for the 2D Cu_2Si in x-direction and by adding Ti atom, the real part of dielectric function in the x-direction, Re(ε(ω))_x is reached to a Dirac peak at this energy range. Moreover, the absorption gap tends to zero in x-direction of the 2D Cu_2Si:Ti.     

Strain-induced magnetism in ReS_2 monolayer with defects

We investigate the effects of strain on the electronic and magnetic properties of ReS_2 monolayer with sulfur vacancies using density functional theory.Unstrained ReS_2 monolayer with monosulfur vacancy(V_s) and disulfur vacancy(V_(2S))both are nonmagnetic.However,as strain increases to 8%,V_S-doped ReS_2 monolayer appears a magnetic half-metal behavior with zero total magnetic moment.In particular,for V_(2S)-doped ReS_2 monolayer,the system becomes a magnetic semiconductor under 6%strain,in which Re atoms at vicinity of vacancy couple anti-ferromagnetically with each other,and continues to show a ferromagnetic metal characteristic with total magnetic moment of 1.60μb under 7%strain.Our results imply that the strain-manipulated ReS_2 monolayer with V_S and V_(2S) can be a possible candidate for new spintronic applications.     

Structures,stabilities,and magnetic properties of the Fe_nAu(n=1-12) clusters

The configurations,stabilities,electronic,and magnetic properties of Fe_nAu(n = 1–12) clusters are investigated systematically by using the relativistic all-electron density functional theory with the generalized gradient approximation.The substitutional effects of Au in Fe_(n+1)(n = 1,2,4,5,10–12) clusters are found in optimized structures which keep the similar frameworks with the most stable Fe_(n+1)clusters.And the growth way for Fe_nAu(n = 6–9) clusters is that the Au atom occupies a peripheral position of Fen cluster.The peaks appear respectively at n = 6 and 9 for Fen Au clusters and at n = 5 and 10 for Fe_(n+1)clusters based on the size dependence of second-order difference of energy,implying that these clusters possess relatively high stabilities.The analysis of atomic net charge Q indicates that the charge always transfers from Fe to Au atom which causes the Au atom to be nearly non-magnetic,and the doped Au atom has little effect on the average magnetic moment of Fe atoms in Fen Au cluster.Finally,the total magnetic moment is reduced by 3 μB for each of Fen Au clusters except n = 3,11,and 12 compared with for corresponding pure Fe_(n+1) clusters.     

不同组分厚度比的LaMnO3/SrTiO3异质界面电子结构和磁性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算, 研究了(LaMnO₃)_n/(SrTiO₃)_m(LMO/STO)异质界面的离子弛豫、电子结构和磁性质. 研究表明, 不同组分厚度比及界面类型时, 离子弛豫程度各不相同, 并且界面处的电子性质受此影响较大. 对于n型界面, 当LMO的厚度达到6个单胞层后, 电子会从LMO转移到STO, 转移的电子占据界面层Ti原子的3d电子轨道, 界面处出现二维电子气. 对于n型界面(LMO)_n/(STO)₂, 随着LMO厚度数n的增加, 由离子弛豫造成的结构畸变减小, 而界面处Ti原子周围电子的态密度和自旋极化却增大, 表明高厚度比的n型界面有利于产生高迁移率的二维电子气和自旋极化. 而对于p型(LMO)₂/(STO)₈界面, 在STO一侧基本没有结构畸变, 界面处无电子转移和自旋极化现象. 通过计算平均静电势发现n型和p型界面处的势差大小相差2 eV, 解释了p型界面不容易发生电荷转移的原因.     

钙钛矿锰氧化物La_(2/3)Sr_(1/3)Fe_xMn_(1-x)O_3的结构与磁性研究

本文利用溶胶-凝胶法制备了名义成分为La_(2/3)Sr_(1/3)Fe_xMn_(1-x)O_3(x=0.0,0.1,0.2,0.3,0.5)的系列样品,样品先后经过773,873,1073 K热处理,热处理时采用缓慢升温方式,X射线衍射分析表明,该系列样品均为单相钙钛矿结构,空间群为R3c,利用X'Pert HighScore Plus软件计算了样品的晶粒尺寸、晶格常数、晶胞体积及键长、键角,利用物理性能测量系统测量了样品的磁性,发现样品在10K的磁矩随掺杂量的增加而减小,但存在两个明显不同的变化区域:从x=0到x=0.2时,平均每个分子的磁矩从2.72μB迅速下降到0.33μB,居里温度从327 K下降到95 K,下降了232 K;而从x=0.2到x=0.5时,平均每个分子的磁矩从0.33μB缓慢下降到0.05μB,居里温度从95K下降到46K,只下降了49K,我们认为Fe与Mn离子磁矩反平行是样品磁矩随Fe掺杂量增加而下降的原因之一。     

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.     

Crystal and magnetic structure of the sulfur spinels Cu0.45Co0.55Cr2S4 - xSex

The magnetic and crystal structures of the metallic sulfospinels Cu_0.45Co_0.55Cr₂S_{4 - x}Se_x have been investigated for x = 0, 0.42 and 1.0 by neutron powder diffraction techniques. The data have been analyzed by the Rietveld method. All three compositions show ferrimagnetism at low temperatures with a chromium moment of (2.7±0.1)μ_B and a cobalt moment of (2.8±0.1)μ_B. The Curie temperature varies from 293 to 253 K.     

Structural,electronic,and magnetic behaviors of 5d transition metal atom substituted divacancy graphene:A first-principles study

Structural, electronic, and magnetic behaviors of 5d transition metal(TM) atom substituted divacancy(DV) graphene are investigated using first-principles calculations. Different 5d TM atoms(Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, and Pt) are embedded in graphene, these impurity atoms replace 2 carbon atoms in the graphene sheet. It is revealed that the charge transfer occurs from 5d TM atoms to the graphene layer. Hf, Ta, and W substituted graphene structures exhibit a finite band gap at high symmetric K-point in their spin up and spin down channels with 0.783 μB, 1.65 μB, and 1.78 μB magnetic moments,respectively. Ir and Pt substituted graphene structures display indirect band gap semiconductor behavior. Interestingly, Os substituted graphene shows direct band gap semiconductor behavior having a band gap of approximately 0.4 e V in their spin up channel with 1.5 μB magnetic moment. Through density of states(DOS) analysis, we can predict that d orbitals of 5d TM atoms could be responsible for introducing ferromagnetism in the graphene layer. We believe that our obtained results provide a new route for potential applications of dilute magnetic semiconductors and half-metals in spintronic devices by employing 5d transition metal atom-doped graphene complexes.     

Ga空位对GaN:Gd体系磁性影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理结合投影缀加平面波的方法,研究了GaN中Ga被稀土元素Gd替代以及与邻近N或Ga空位组成的缺陷复合体的晶格常数、磁矩、形成能以及电子结构等性质.结果发现,Gd掺杂GaN后禁带宽度变窄,由直接带隙半导体转为间接带隙半导体;单个Gd原子掺杂给体系引入大约7μB的磁矩;在Gd与Ga或N空位形成的缺陷复合体系中,N空位对引入磁矩贡献很小,大约0.1μB,Ga空位能引入约2μB的磁矩.随着Ga空位的增多,体系总磁矩增加,但增加量与Ga空位的位置分布密切相关.当Ga空位分布较为稀疏时,Gd单原子磁矩受影响较小,但当Ga空位距离较近且倾向于形成团簇时,Gd单原子磁矩明显增加,而且这种情况下空位形成能也最小.     

插入二氧化铈薄膜提高MOD-YBa2Cu3O7-x厚膜超导性能的研究

YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)膜存在“厚度效应”: 随着厚度增加, YBCO薄膜的临界电流密度下降, 尤其是YBCO薄膜的厚度超过1 μm时, 它的临界电流密度急剧下降. 本文在YBCO薄膜之间引入极薄的二氧化铈(CeO₂)薄膜, 成功制备出结构为YBCO/YBCO/CeO₂/YBCO的超导厚膜. 所制备的厚度为2 μm的YBCO膜临界电流密度为1.36 MA/cm² (77 K, 自场), 其性能比相同厚度的纯YBCO膜有了较大幅度的提升. 研究表明CeO₂薄膜起到了传递织构、松弛应力的作用.