發(fā)布時(shí)間：2021-01-11 13:18

　　本文采用基于密度泛函理論的第一性原理方法,研究了單個(gè)或兩個(gè)相同過渡金屬TM原子Mn,Fe,Co和Ni摻雜WS₂體系的幾何結(jié)構(gòu)、電子特性和磁特性,結(jié)果表明,單個(gè)Mn,Fe,Co和Ni摻雜的單層WS₂體系是總磁矩分別為1、2、3、4 μB且分別具有較小的自旋向下帶隙1.262、1.154、1.407和1.073 eV的HM鐵磁體。通過對(duì)比體系的形成能Eform,我們發(fā)現(xiàn)在富S條件下更容易將Mn,Fe,Co或Ni原子摻雜到單層WS₂中。此外,Mn,Fe,Co和Ni摻雜體系的形成能依次增加,表明Mn摻雜的單層WS₂體系比Fe,Co,Ni摻雜的單層WS₂體系穩(wěn)定。對(duì)于兩個(gè)相同的TM原子Mn,Fe,Co,Ni分別在第一（0,1）,第二（0,2）和第三（0,3）近鄰陽離子處摻雜的WS₂體系,除了兩個(gè)Ni原子在（0,1）,（0,2）和（0,3）處摻雜的體系分別是AFM,FM,FM金屬,其他體系都是FM鐵磁體。此外,Mn,Fe,Co,Ni（除了（0,1）摻雜）替換同一位置體... 

【文章來源】：陜西師范大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１純單層ＷＳ２?（ａ），單個(gè)和兩個(gè)相同過渡金屬原子Ｘ?（Ｘ＝Ｍｎ，?Ｆｅ，?Ｃｏ，?Ｎｉ）分別替換（０），（０，１），??（０，２）和（０，３）處Ｗ原子的俯視圖和左視圖

ＥＦ?ｉｓ?ｓｅｔ?ａｔ?ｚｅｒｏ?ｅｎｅｒｇｙ?ａｎｄ?ｉｎｄｉｃａｔｅｄ?ｂｙ?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｒｅｄ?ｓｏｌｉｄ?ｌｉｎｅｓ．??圖?２－２（ｂ），（ｃ），?（ｄ），（ｅ）分別給出?了單個(gè)?Ｘ（Ｘ＝Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，?Ｎｉ）摻雜單層?ＷＳ２??體系的自旋極化能帶結(jié)構(gòu)圖，并與圖２－２（ａ）單層ＷＳ２體系的能帶結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行了比??較。從圖２－２?（ａ）中我們可以看到，對(duì)于未摻雜的單層ＷＳ２體系，自旋向上和自旋??向下軌道是完全對(duì)稱的，并具有１．８２０?ｅＶ的直接帶隙，因此體現(xiàn)出非磁性半導(dǎo)體??特性，與之前的理論研究一致［６８］。圖２－２?（ｂ）給出了單個(gè)Ｍｎ摻雜的單層ＷＳ２體系，??在自旋向上和自旋向下的軌道中，都出現(xiàn)了一些雜質(zhì)帶。特別是在自旋向上軌道??中，有少量雜質(zhì)帶穿過費(fèi)米能級(jí)從而體現(xiàn)出金屬特性，而自旋向下軌道仍保持半??８??

?導(dǎo)體特性，但帶隙減小到１．２６２?ｅＶ，表明單個(gè)Ｍｎ摻雜的單層ＷＳ２體系是ＨＭ鐵??磁體。圖２－２?（ｃ），?（ｄ），（ｅ）表明Ｆｅ，?Ｃｏ，?Ｎｉ摻雜的單層ＷＳ２體系也是ＨＭ鐵磁體，??圖２－３顯示了單個(gè)Ｘ（Ｘ＝Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，?Ｎｉ）摻雜單層ＷＳ２體系的總態(tài)密度??ＴＤＯＳ（第一行）和Ｘ－３ｄ?（第四行）及其投影到第一近鄰Ｓ－３ｐ?（第二行）和第二近鄰??Ｗ－５ｄ?（第三行）軌道上的部分態(tài)密度ＰＤＯＳ。（ａ）單層ＷＳ２，?（ｂ）?Ｍｎ摻雜，（ｃ）?Ｆｅ摻雜，??（ｄ）Ｃｏ摻雜，（ｅ）Ｎｉ摻雜。盡管未摻雜的單層ＷＳ２體系是非磁性半導(dǎo)體，但Ｘ（Ｘ＝Ｍｎ，??Ｆｅ，Ｃｏ，?Ｎｉ）摻雜后的單層ＷＳ２體系都因?yàn)樽孕蛏虾妥孕蛳萝壍辣徊痪鶆虻??占據(jù)而具有磁性。詳細(xì)地說，對(duì)于四個(gè)摻雜系統(tǒng)，費(fèi)米能級(jí)穿過自旋向上雜質(zhì)態(tài)，??這意味著導(dǎo)電電子僅存在于自旋向上軌道。此外，我們從ＰＤＯＳ中發(fā)現(xiàn)，這種半??占據(jù)的自旋向上雜質(zhì)態(tài)主要是由Ｘ－３ｄ軌道與較少的誘導(dǎo)出的第一近鄰Ｓ－３ｐ軌道??和第二近鄰Ｗ－５ｄ軌道貢獻(xiàn)。??（ａ）?Ｐｒｉｓｔｉｎｅ?（ｂ）?Ｍｎ?ｄｏｐｅｄ?（ｃ）?Ｆｅ?ｄｏｐｅｄ?（ｄ）?Ｃｏ?ｄｏｐｅｄ?（ｅ）?Ｎｉ?ｄｏｐｅｄ??－；；Ｖ?Ｖ?ＨｙＷ?ｖＶｉ?ＭａｔＷ?Ｖ??


本文編號(hào)：2970837