二維碳化硅（SiC）具有的優(yōu)異光電性及較寬的禁帶,使其在低維納米材料的設(shè)計上具有獨特的優(yōu)越性,是一個較好的人工可操控自旋二維非磁性拓展基底。二維SiC的局域自旋調(diào)控,可實現(xiàn)原子量級上對二維SiC的磁性和局域自旋的人工調(diào)控。對于二維SiC局域自旋的調(diào)控,大部分集中在3d過渡金屬摻雜誘導(dǎo)其局域自旋,但是對于4d過渡金屬摻雜的局域自旋調(diào)控較少,本文采用摻雜Mo（N）原子的方式,對二維SiC進(jìn)行磁性調(diào)控,分析其局域自旋調(diào)控機理,豐富了這一摻雜體系Mo（N）共摻條件下的理論數(shù)據(jù)。本征二維SiC的非等價位點,為人工局域自旋調(diào)控提供了諸多選擇方案。本文通過二維SiC不同選位摻雜Mo原子,對二維SiC材料的磁性進(jìn)行局域自旋的摻雜調(diào)控。對于Mo原子在二維SiC不同位點的選位摻雜,研究發(fā)現(xiàn)在其Si位、間隙位及C位,體系均呈現(xiàn)出自旋極化現(xiàn)象,且都由半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)榘虢饘袤w系,數(shù)據(jù)表明,體系的磁性和局域自旋的改變均主要來源于摻雜Mo的誘導(dǎo)。進(jìn)一步講,磁性Mo選位摻雜二維SiC表現(xiàn)出不同的自旋機制,其中Mo替代摻雜Si位時,體系的磁矩為2.000μB,自旋向上的電子能帶穿越費米能級,在費米能級上下形成小極化子以及內(nèi)... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

材料按照電荷躍遷能力強弱的分類Fig1.1Classificationofmaterialsaccordingtothestrengthofchargetransition

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2如圖1.2所示。自旋是電子的內(nèi)稟屬性，電子具備兩種不同方式的自旋方向，自旋向上的多值電子以及自旋向下的少值電子。電子在能級上的不同自旋排布，直接影響了材料的自旋極化和磁性。當(dāng)自旋向上和自旋向下的電子，在能態(tài)中嚴(yán)格對稱分布時，材料呈現(xiàn)非磁性，沒有自旋極化發(fā)生。當(dāng)材料中自旋向上和自旋向下的電子，在能態(tài)中以未配對方式排布，體系中出現(xiàn)電子自旋方向的不對稱，在電子間庫倫作用力的以及泡利原理的相互作用下，材料在費米能級附近的電子，將發(fā)生自旋極化，并由此形成在材料使用時出現(xiàn)的極化電流，由此開辟出材料的另一種方式，自旋輸運。因此，磁性材料在信息化、自動化、機電一體化和國防等方面具有重要的應(yīng)用，促進(jìn)了國民經(jīng)濟的長足發(fā)展。對材料的自旋調(diào)控逐漸進(jìn)入人們的視野，二維SiC由于其優(yōu)異的半導(dǎo)體特性，作為潛在的優(yōu)異自旋電子器件，關(guān)于其局域自旋的調(diào)控已經(jīng)受到廣泛關(guān)注。圖1.1材料按照電荷躍遷能力強弱的分類Fig1.1Classificationofmaterialsaccordingtothestrengthofchargetransition圖1.2電子繞原子核運動同時自己也做旋轉(zhuǎn)運動Fig1.2Theelectronmovesaroundthenucleuswhiledoingitsownrotation

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.3巨磁阻效應(yīng)原理圖Fig1.3Giantmagnetoresistanceeffectschematic巨磁阻效應(yīng)中，隨著高低阻值的變化，材料中器件的電流發(fā)生了很大的改變，這種改變很大程度適應(yīng)了邏輯器件的發(fā)展，0和1的邏輯信號定義可以對于低阻值和高阻值，GMR效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，可以有效的實現(xiàn)邏輯電路中0和1的信號。這樣的發(fā)現(xiàn)，預(yù)示了自旋電子器件的廣泛應(yīng)用，無揮發(fā)性、數(shù)據(jù)處理速度快、能量損耗低、集成度更高的潛在優(yōu)勢等。1957年，Jullière等人，在進(jìn)行磁隧道結(jié)電導(dǎo)測量時，對鐵磁體-絕緣層-鐵磁體（F-I-F），其中，絕緣層采用的時無定形Ge，在這種磁隧道結(jié)中，當(dāng)兩端的鐵磁體磁化方向不是同一方向時，電阻值相比于鐵磁體磁化方向相同時變大，即電導(dǎo)變小體系導(dǎo)電能力變?nèi)酰@種變化的磁阻效應(yīng)被稱為隧道磁阻(TMR,tunnelingmagnetoresistance）。如下圖1.4所示，為隧道磁阻的原理示意圖，在兩端的鐵磁體中，不同自旋方向的載流子分布在費米能級周圍，自旋方向與磁化方向一致時，這種自旋方向的載流子濃度較大，阻值變�。慌c之相反，當(dāng)載流子自旋方向相反的濃度變校與之相對應(yīng)的是，當(dāng)兩側(cè)磁化方向相同時，自旋向上的多值電子在鐵磁體內(nèi)具有較小的阻值，載流子可以很容易的在鐵磁體內(nèi)傳播，在自旋極化輸運中，完成了自旋向上與自旋向下載流子的分流，造成自旋向上的


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