由于量子尺寸效應(yīng),二維體系通常比其對應(yīng)的塊體材料表現(xiàn)出更加獨(dú)特的電子性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和催化性能等,在新型電子器件、自旋電子器件和光電器件等方面有廣泛應(yīng)用,因而引起了人們廣泛的興趣。為了拓展低維材料的應(yīng)用,尋找具有優(yōu)良特性的自旋電子學(xué)薄膜材料和設(shè)計具有新奇屬性的二維異質(zhì)結(jié)材料,本文采用基于密度泛函理論的第一性原理方法預(yù)測和設(shè)計了一種應(yīng)變可調(diào)的鐵磁金屬薄膜,以及一種室溫下可操作的具有顯著Rashba效應(yīng)的二維垂直異質(zhì)結(jié)。論文的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:塊體MoSi2是一種具有贗帶隙特征的非磁金屬材料。降低維度發(fā)現(xiàn)多層MoSi2薄膜也是非磁金屬,而單層(三個原子層厚)MoSi2薄膜表現(xiàn)出金屬磁性。通過偏好磁序計算和擴(kuò)胞計算,確認(rèn)了鐵磁態(tài)是單層MoSi2薄膜的基態(tài)。同時,本文考慮了表面修飾對單層MoSi2薄膜磁性的影響,發(fā)現(xiàn)單側(cè)氫飽和與單側(cè)氧飽和會減弱體系磁性,而雙側(cè)氫飽和會導(dǎo)致磁性消失。進(jìn)一步對單層MoSi2薄膜磁性的應(yīng)變效應(yīng)的研究表明,隨著應(yīng)變從-5%增加到5%,體系總磁矩單調(diào)減小,在5%拉伸應(yīng)變時,體系出現(xiàn)了從鐵磁序到順磁序的磁相變。分析表明,壓縮應(yīng)變會增加單層MoSi2體系的自旋極化率、局域磁矩...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｓｉ－Ｍｏ化合物相平衡系統(tǒng)的組成與Ｍｏ原子成分之間的關(guān)系

Ｓｉ３Ｍｏ５，?ＳｉＭｏ３和Ｍｏ這五種物質(zhì)中，Ｓｉ２Ｍｏ的能量是最低的，說明Ｓｉ、Ｍｏ原子的??化學(xué)計量配比為２：?１時是最穩(wěn)定的。Ｍ〇Ｓｉ２的晶體結(jié)構(gòu)，普遍認(rèn)為的是有兩種相，??四方結(jié)構(gòu)的Ｃ１Ｕ相和六角結(jié)構(gòu)的Ｃ４０相。如圖１．２?（ａ）所示，給出的是四方ＭｏＳｉ２??的最小對稱....

圖１．２?（ａ）?ＭｏＳｉ２四方結(jié)構(gòu)Ｃ１１Ａ相的晶胞結(jié)構(gòu)和（ｂ）?ＭｏＳｉ２六角結(jié)構(gòu)Ｃ４０相的晶胞結(jié)構(gòu)

Ｓｉ３Ｍｏ５，?ＳｉＭｏ３和Ｍｏ這五種物質(zhì)中，Ｓｉ２Ｍｏ的能量是最低的，說明Ｓｉ、Ｍｏ原子的??化學(xué)計量配比為２：?１時是最穩(wěn)定的。Ｍ〇Ｓｉ２的晶體結(jié)構(gòu)，普遍認(rèn)為的是有兩種相，??四方結(jié)構(gòu)的Ｃ１Ｕ相和六角結(jié)構(gòu)的Ｃ４０相。如圖１．２?（ａ）所示，給出的是四方ＭｏＳｉ２??的最小對稱....

圖１．３?（ａ）?ＷＳｉ２和（ｂ）?ＭｏＳｉ２（１１０）面完全相對論性的恒定贗電荷密度等值面，圖中??以?８ｘ?１?（Ｔ３?ｅ?／?ｂｏｈｒ３?為標(biāo)準(zhǔn)

Ｂｈａｔｔａｃｈａｒｙｙａ等人［３２］采用自洽的半相對論范數(shù)不變贗勢方法比較了?ＭｏＳｉ２和??ＷＳｉ２平衡鍵長和對稱光聲子頻率。在平衡鍵長的位置，分別計算了兩個體系的??結(jié)合能，能帶，投影態(tài)密度，成鍵電荷密度和費(fèi)米面。如圖１．３?（ａ）和（ｂ）分??別給出了?ＷＳｉ２?（１１０....

圖１．４石墨烯－石墨烷超晶格（ａ）鐵磁態(tài)自旋極化電荷密度和（ｂ）反鐵磁態(tài)自旋極化電荷??密度，（ｃ）順磁態(tài)密度，（ｄ）鐵磁序自旋極化態(tài)密度和（ｅ）反鐵磁序自旋極化態(tài)密度［５Ｑ］

??在該體系中由于Ｓｔｏｎｅｒ型不穩(wěn)定性，體系的磁態(tài)比非磁態(tài)更穩(wěn)定。從圖１．４（ｃ）??中可以明顯看出，石墨烯－石墨烷超晶格體系在順磁態(tài)中有一個尖峰出現(xiàn)在費(fèi)米??能級處，在這個體系中導(dǎo)致了?Ｓｔｏｎｅｒ型不穩(wěn)定性。這樣的不穩(wěn)定性，可以通過??在鐵磁態(tài)中將這個峰劈裂成上下自旋兩個峰....

本文編號：4019565