Cr摻雜NiAs型與Zinc-Blend型MnTe的第一性原理研究.pdf

1、因為MnTe和CrTe均為過渡族磁性金屬材料,晶格結(jié)構(gòu)極為相似,且其居里溫度在室溫附近,所以化合物Mn1-xCrxTe的實用價值極高。在自旋電子學(xué)中的巨磁電阻效應(yīng)和隧穿磁電阻效應(yīng)等理論基礎(chǔ)的指導(dǎo)下,實驗中已經(jīng)制備出Mn1-xCrxTe磁性金屬薄膜,可以用來組建自旋閥、磁頭等量子元件,應(yīng)用到磁性存儲設(shè)備和光電設(shè)備中,有非易失性、高速、低能耗、集成度高、色彩鮮艷等優(yōu)勢。
　　以密度泛函理論為基礎(chǔ),運(yùn)用MaterailsStudio6.

2、0程序中的CASTEP軟件包,對Mn1-xCrxTe化合物進(jìn)行模擬。對于NiAs型化合物,在MnTe13135超胞幾何優(yōu)化后的基礎(chǔ)上,分別計算了x=0,0.1,0.2,0.3時的鐵磁性和反鐵磁性超胞的能帶和態(tài)密度;并且計算了x=0.1時缺位的鐵磁性和反鐵磁性Mn1-x□xTe的能帶和態(tài)密度。對于Zinc-Blend型化合物,在MnTe13132超胞的基礎(chǔ)上,計算了x=0,0.125,0.25時鐵磁性和反鐵磁性的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度;并計算了

3、x=0.125是缺位的鐵磁性和反鐵磁性Mn1-x□xTe的能帶和態(tài)密度。
　　通過分析計算數(shù)據(jù)和圖像,得出以下結(jié)論:在NiAs型化合物的摻雜過程中,Cr原子的d態(tài)電子與Mn原子的p態(tài)電子雜化,價帶部分向下自旋的態(tài)密度與x軸圍成的面積與向上自旋的態(tài)密度圍成的面積的差值逐漸由正變?yōu)樨?fù),造成磁性由反鐵磁性到鐵磁性的改變?；譓nTe為反鐵磁性半金屬。當(dāng)x=0.2時,鐵磁性能量較低,自旋向上沒有導(dǎo)帶,Mn0.8Cr0.2Te材料為半導(dǎo)體。

4、當(dāng)x=0.3時,鐵磁性更加穩(wěn)定,自旋能帶繼續(xù)反向移動,Mn0.7Cr0.3Te又移動成為半金屬。缺位的Mn0.9□0.1Te是間接能隙窄帶半導(dǎo)體。在整個體系中,d態(tài)電子十分局域,造成了Mn1-xCrxTe化合物可能是半金屬,也可能是半導(dǎo)體,這取決于x值。
　　ZB型Mn1-xCrxTe的雜化方式也是p-d雜化。當(dāng)x=0.125時,Mn0.875Cr0.125Te為反鐵磁性半金屬;當(dāng)x=0.25時,Mn0.75Cr0.25Te為鐵磁