【摘要】：自旋電子學(xué)是一門新興的學(xué)科和技術(shù),在固體器件中加入電子的磁矩,用電子的自旋來攜帶信息,從而減少電能消耗。自旋電子器件有望解決現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的主要問題:電力耗費(fèi)巨大;計(jì)算機(jī)耗費(fèi)能量產(chǎn)生的熱量又需要更多的能量來冷卻。作為對(duì)比,自旋電子器件產(chǎn)生很少的熱量,使用相對(duì)來說非常少的電量。因此,自旋電子學(xué)受到了廣大研究人員的關(guān)注。在自旋電子器件的相關(guān)研究中,二維材料因其獨(dú)特的電子特性,被認(rèn)為是將其應(yīng)用于自旋電子器件的關(guān)鍵。典型的二維結(jié)構(gòu)包括六方氮化硼(h-BN)單層、六方氮化鋁(h-AlN)單層等。本論文采用基于密度泛函理論(DFT)和投影綴加平面波(PAW)的第一性原理計(jì)算方法,對(duì)Co、Ni原子摻雜h-BN單層、以及Cr、Mn原子摻雜h-AlN單層的幾何結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)以及磁性性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。在此基礎(chǔ)上,研究相應(yīng)的自旋輸運(yùn)的特性,進(jìn)而為設(shè)計(jì)新型自旋電子器件,提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。本論文主要研究?jī)?nèi)容以及結(jié)論如下:本論文首先介紹了研究背景、基本理論基礎(chǔ)以及研究的主要內(nèi)容。其次介紹研究本課題所要用到的軟件及計(jì)算理論基礎(chǔ)。最后,分別對(duì)Co、Ni原子摻雜h-BN單層、以及Cr、Mn原子摻雜h-AlN單層的幾何結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)以及磁性性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)的研究,計(jì)算所有研究體系的電荷密度、自旋密度及態(tài)密度,最后通過對(duì)比分析得出結(jié)論。研究發(fā)現(xiàn):未摻雜的h-BN單層以及h-AlN單層都是非磁的。但是單個(gè)的Co原子、Ni原子、Cr原子以及Mn原子都能在體系引入磁矩,并且磁矩主要由摻雜原子的d軌道貢獻(xiàn)。進(jìn)一步研究了摻雜原子之間的磁性耦合情況,發(fā)現(xiàn),Co原子和Cr原子耦合摻雜體系均是鐵磁態(tài)與反鐵磁態(tài)并存,Ni原子和Mn原子耦合摻雜都能在體系中引入磁基態(tài),從而產(chǎn)生集體性宏觀磁性。
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O469
【圖文】：

本課題的研究涉及到的軟件有 Origin 軟件，Material studio 軟件，VESTA 軟ASP 軟件等。.5.1 VESTA 軟件VESTA 全稱 Visualization for Electronic and Structural Analysis，電子和結(jié)果分可視化。這是一款人們用來研究材料的結(jié)構(gòu)模型和三維網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的一款程序。程序有一個(gè)主要的特點(diǎn)，可以用同一個(gè)窗口完成兩項(xiàng)任務(wù)，這兩項(xiàng)任務(wù)分別是的處理和模型結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。這款軟件可以做到窗口多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)運(yùn)行。而這里個(gè)是可以擴(kuò)展到無(wú)限個(gè)（對(duì)無(wú)限個(gè)進(jìn)行解釋比如多面體化合物和等值多變體）款軟件可以完成晶格的轉(zhuǎn)變，而這個(gè)轉(zhuǎn)變是由傳統(tǒng)到利用矩陣的非常規(guī)的變換樣的不斷變化的矩陣是可以被利用的，人類利用這樣的矩陣創(chuàng)造了晶格和超晶VESTA 的程序包中包含了很多的數(shù)據(jù)文件�？梢愿鶕�(jù)這個(gè)特點(diǎn)，利用這款軟很多復(fù)雜的功能和運(yùn)算，例如可以得到質(zhì)量比較高的等值面和界面。

析主要包括統(tǒng)計(jì)，信號(hào)處理和圖像處理功能。在峰值的分析和曲線擬很大的突破。當(dāng)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)以后，想要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的時(shí)候，只需指令就可以對(duì)數(shù)據(jù)分析。該軟件對(duì)數(shù)據(jù)的分析是居于模板的，其自身二維或者三維繪圖模板，用戶自己可以很久自己的需求，對(duì)模板進(jìn)行自己選擇模板，還可以自定義數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)函數(shù)，繪圖模板，圖形開放的優(yōu)點(diǎn)，軟件可以和各種數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，辦公軟件，圖像處理軟件幾個(gè)例子，在 ASCII、Excel、pClamp 在內(nèi)的多種語(yǔ)言在內(nèi)的數(shù)據(jù)都可件，在另一方面這個(gè)軟件在圖像分析方面也有所突破，輸出的是多種件。例如譬如 JPEG、GIF、EPS、TIFF 等等。在這個(gè)軟件內(nèi)也支持編便讓這個(gè)軟件執(zhí)行批量任務(wù)處理，這個(gè)軟件里面有兩種編程語(yǔ)言，分和 Origin C。

圖 2- 3 服務(wù)器實(shí)驗(yàn)室研究課題組運(yùn)用的服務(wù)器的型號(hào)是 PR2520R，它是由深圳寶德科技生產(chǎn)的服務(wù)器，性能比較優(yōu)良，運(yùn)行比較穩(wěn)定。圖 2-3 所示是計(jì)算所使用的服務(wù)器，服務(wù)器的具體性能參數(shù)如下：運(yùn)行內(nèi)存為 32G，CPU 為雙核的處理器，存儲(chǔ)內(nèi)存為 600G服務(wù)器需要搭配 Redhat 系統(tǒng)運(yùn)行使用，簡(jiǎn)稱為紅帽系統(tǒng)，是目前最流行也是運(yùn)行最好的一種 Linux 系統(tǒng)。本文計(jì)算所使用的軟件是 VASP 軟件，該軟件的運(yùn)行要基于Linux 系統(tǒng)之上，由于該軟件的運(yùn)算量比較大，需要長(zhǎng)期的穩(wěn)定運(yùn)行，因此都在服務(wù)器上進(jìn)行運(yùn)算。該軟件可以進(jìn)行并行運(yùn)算，可以將資源集中到一起提高運(yùn)算的速度例如將多個(gè)服務(wù)器并行到一起。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 代廣珍;代月花;徐太龍;汪家余;趙遠(yuǎn)洋;陳軍寧;劉琦;;HfO_2中影響電荷俘獲型存儲(chǔ)器的氧空位特性第一性原理研究[J];物理學(xué)報(bào);2014年12期

2 張召富;周鐵戈;左旭;;氧、硫摻雜六方氮化硼單層的第一性原理計(jì)算[J];物理學(xué)報(bào);2013年08期

3 都有為;;應(yīng)重視自旋電子學(xué)及其器件的產(chǎn)業(yè)化[J];功能材料信息;2011年03期

4 劉述斌;;概念密度泛函理論及近來的一些進(jìn)展(英文)[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2009年03期

5 黃美純;密度泛函理論的若干進(jìn)展[J];物理學(xué)進(jìn)展;2000年03期

6 路新瀛,梁開明,顧守仁,方鴻生,鄭燕康,劉鵬;氧空位對(duì)氧化鋯相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及相變過程的影響[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);1996年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王敏;低維體系d~0鐵磁性的第一性原理計(jì)算研究[D];南開大學(xué);2014年

2 陳國(guó)紅;二氧化鉿體系電子結(jié)構(gòu)及硅納米線力學(xué)行為的第一性原理研究[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

3 吳兆豐;Co、Cr、Cu、Mn等過渡金屬摻雜ZnO薄膜的合成與性能研究[D];蘇州大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 陳啟q

本文編號(hào)：2770344