閃鋅礦結(jié)構(gòu)半金屬的第一性原理研究.pdf

1、自旋電子學(xué)是最近新發(fā)展起來的涉及磁學(xué)、電子學(xué)以及信息學(xué)的交叉學(xué)科，它同時(shí)利用電子的電荷和自旋來進(jìn)行信息的存儲(chǔ)和處理。自旋電子學(xué)材料與普通半導(dǎo)體電子器件相比具有低損耗、非易失性和高集成度等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在，關(guān)鍵問題是尋找高居里溫度、高自旋極化率的自旋電子學(xué)材料。半金屬(half-metallic)鐵磁體有著較高的居里溫度和接近100％的高自旋極化率。因此，它無疑將會(huì)成為理想的半導(dǎo)體自旋電子注入源。本論文采用密度泛函理論的全勢線性綴加平面波方法進(jìn)

2、行計(jì)算，尋找半金屬材料。
　　首先，介紹稀磁半導(dǎo)體和半金屬的研究現(xiàn)狀，闡述了密度理論及所用軟件包等基本內(nèi)容。
　　其次，計(jì)算自旋相關(guān)的閃鋅礦(zinc-blende, ZB) ScM(M=C, Si, Ge, Sn)。通過對它們的態(tài)密度、能帶和磁矩的分析。結(jié)果表明，閃鋅礦ScM(M=C, Si, Ge, Sn)是磁矩為1.0μB的真實(shí)半金屬鐵磁體，且它們的結(jié)合能絕對值比ZB CrSb大，實(shí)驗(yàn)上可以合成這些化合物，在自旋電子學(xué)

3、中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
　　再次，計(jì)算了基于閃鋅礦結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體CdSe中摻入過渡金屬Cr所形成的三元化合物Cd1-xCrxSe(x=0.25,0.5,0.75)，通過對它們的電子結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)分析。計(jì)算表明，晶格原子位置馳豫前后它們?nèi)允钦鎸?shí)的半金屬鐵磁體，且每分子單元的磁矩都是4.0μB。這三種半金屬鐵磁體，在結(jié)構(gòu)上能與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體兼容，能通過外延方式在合適的基底上生長出來，得到實(shí)際應(yīng)用。
　　最后，研究了閃鋅礦TcM(M=C