多鐵材料集多種鐵序于一身,在信息存儲(chǔ)、高效能電子器件等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。隨著近年來對(duì)二維材料研究的興起,二維多鐵材料因其有望解決半導(dǎo)體器件進(jìn)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(shí)中完美的二維多鐵材料尤其是同時(shí)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(duì)材料進(jìn)行改性,使其成為同時(shí)具有鐵電性、鐵磁性、半導(dǎo)體性等優(yōu)良特性的功能材料就成了當(dāng)前低維多鐵材料研究的重要方向。最近,已經(jīng)有試驗(yàn)通過Fe摻雜Sn S2獲得了鐵磁性（Nature Communication2017,8,1958）,同時(shí)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(bào)導(dǎo)。本文通過第一性原理計(jì)算在理論上驗(yàn)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(shí)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(jī)制,給出了其作為非易失性存儲(chǔ)器件的電“寫”磁“讀”的實(shí)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(xué)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(xué)位級(jí)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(fèi)米面附近有個(gè)小劈裂，主要由 Se 的 p 軌道貢獻(xiàn)。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(qiáng)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(fèi)米面附近有一個(gè)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(xiàn)且在費(fèi)米面附近有一個(gè)很強(qiáng)的劈裂，而 Se 原子的 p 軌道在費(fèi)米面附近有一個(gè)劈裂。(V)GeSe 的鐵磁性同樣由于其較強(qiáng)的 p-d 雜化造成的。在二維半導(dǎo)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(duì)SnS 單層進(jìn)行 Hirshfeld 電荷分析，我們發(fā)現(xiàn)每個(gè) Sn 原子大約帶 0.26e 的電荷。當(dāng)對(duì)其進(jìn)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(hào)：3543153