多鐵材料集多種鐵序于一身,在信息存儲、高效能電子器件等領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。隨著近年來對二維材料研究的興起,二維多鐵材料因其有望解決半導體器件進一步小型化而產(chǎn)生的量子遂穿和熱耗散問題而得到廣泛關(guān)注。但是現(xiàn)實中完美的二維多鐵材料尤其是同時具備鐵電性和鐵磁性的二維多鐵材料十分罕見。在二維材料中如何通過摻雜、原子修飾、缺陷等手段來對材料進行改性,使其成為同時具有鐵電性、鐵磁性、半導體性等優(yōu)良特性的功能材料就成了當前低維多鐵材料研究的重要方向。最近,已經(jīng)有試驗通過Fe摻雜Sn S2獲得了鐵磁性（Nature Communication2017,8,1958）,同時也有很多通過氫原子、鹵素原子修飾等方式在二維材料中引入鐵序的工作被報導。本文通過第一性原理計算在理論上驗證了可以分別通過3D過渡金屬摻雜和鹵素原子（F,Cl,Br）修飾在第IV主族金屬硫族化合物（Sn S,Sn Se,Ge S,Ge Se）中實現(xiàn)“三鐵性”多鐵材料（鐵電、鐵磁/反鐵磁、鐵彈）,并分析了其鐵性之間的相互耦合以及相互調(diào)控的機制,給出了其作為非易失性存儲器件的電“寫”磁“讀”的實現(xiàn)方式。本文主要從以下方面展開敘述:第一章中... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

多鐵材料中常見鐵序之間的相互作用關(guān)系

圖 3-5 MX(GeSe, GeS, SnS, SnSe) 摻雜后體系呈鐵磁性的能帶結(jié)構(gòu)，紅色的線和黑色的線分別代表不同的自旋方向。費米面附近有個小劈裂，主要由 Se 的 p 軌道貢獻。以上分析說明系統(tǒng)的鐵磁基態(tài)可能主要是由于比較強的 p-d 雜化耦合作用造成的。同樣，在 (V)GeSe 的總態(tài)密度圖中，在費米面附近有一個明顯的自旋劈裂，說明其整體具有磁性。而 V 原子的態(tài)密度主要有 d 軌道貢獻且在費米面附近有一個很強的劈裂，而 Se 原子的 p 軌道在費米面附近有一個劈裂。(V)GeSe 的鐵磁性同樣由于其較強的 p-d 雜化造成的。在二維半導體材料中摻雜金屬原子同樣可以具有 p/n 型摻雜的作用。例如，對SnS 單層進行 Hirshfeld 電荷分析，我們發(fā)現(xiàn)每個 Sn 原子大約帶 0.26e 的電荷。當對其進行 V 的替代摻雜后，(V)SnS 中 V 原子大約帶 0.09e 的電荷，本質(zhì)上與 p 型摻雜30

Cr/V摻雜GeSe的TDOS和PDOS圖，


本文編號：3543153