本文基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法,對(duì)堿金屬（Li,Na,K和Rb）和堿土金屬（Be,Mg和Sr）原子以及ⅠB族（Cu,Ag和Au）和ⅡB族（Zn,Cd和Hg）過(guò)渡金屬原子摻雜二維GaN單層體系的室溫鐵磁性、磁性起源機(jī)理以及磁性交換機(jī)制進(jìn)行研究,其研究結(jié)果為低維稀磁半導(dǎo)體材料在自旋電子器件中的應(yīng)用提供理論參考,主要內(nèi)容如下:對(duì)于堿金屬（Li,Na,K和Rb）和堿土金屬（Be,Mg和Sr）替位摻雜二維GaN單層的體系,研究了摻雜體系的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)和磁性機(jī)理。結(jié)構(gòu)優(yōu)化顯示,僅Be原子摻雜體系摻雜原子仍處于GaN單層平面內(nèi),其余摻雜體系摻雜原子均略微隆起,而且形成能對(duì)比結(jié)果顯示富N條件摻雜更易實(shí)現(xiàn)。堿金屬和堿土金屬摻雜體系的總磁矩分別為2和1?_B,與其摻雜引入的空穴數(shù)量相符,其主要由雜質(zhì)原子最近鄰N原子貢獻(xiàn),體系其他N原子也有少量貢獻(xiàn)。這種磁矩分布的強(qiáng)局域性與擴(kuò)展性既保證了體系穩(wěn)定的自旋極化基態(tài),也促成了局域磁矩之間的長(zhǎng)程磁性耦合。能帶結(jié)構(gòu)表明,摻雜導(dǎo)致的空穴為體系禁帶引入了受主能級(jí),使得體系帶隙減小,并使堿金屬摻雜體系呈現(xiàn)磁性半導(dǎo)體性質(zhì),堿土金屬摻雜體系... 

【文章來(lái)源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 自旋電子學(xué)
    1.2 稀磁半導(dǎo)體
    1.3 d~0鐵磁性
        1.3.1 d~0 鐵磁性的產(chǎn)生
        1.3.2 d~0 鐵磁性研究現(xiàn)狀
    1.4 二維材料簡(jiǎn)介
        1.4.1 新型二維材料
        1.4.2 GaN材料簡(jiǎn)介
    1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容、目的及意義
第二章 理論計(jì)算基礎(chǔ)
    2.1 第一性原理理論
        2.1.1 多粒子體系Schr?dinger方程
        2.1.2 Born-Oppenheimer絕熱近似
        2.1.3 Hartree-Fock近似
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.2 Kohn-Sham方程
        2.2.3 交換關(guān)聯(lián)泛函
        2.2.4 DFT理論的求解方法
    2.3 VASP軟件包簡(jiǎn)介
第三章 堿金屬和堿土金屬摻雜二維GaN電子結(jié)構(gòu)和磁學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算方法和模型
    3.3 結(jié)果分析與討論
        3.3.1 單摻雜體系結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性分析
        3.3.2 摻雜體系磁性和自旋電荷密度分析
        3.3.3 摻雜體系電子結(jié)構(gòu)分析
        3.3.4 摻雜體系磁性機(jī)理分析
        3.3.5 雙原子摻雜體系磁性耦合分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 ⅠB族及ⅡB族過(guò)渡金屬摻雜二維GaN材料電子結(jié)構(gòu)和磁學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算方法和模型
    4.3 結(jié)果分析與討論
        4.3.1 單摻雜體系結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性分析
        4.3.2 摻雜體系磁性和自旋電荷密度分析
        4.3.3 摻雜體系電子結(jié)構(gòu)分析
        4.3.4 摻雜體系磁性機(jī)理分析
        4.3.5 雙原子摻雜體系磁性耦合分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間參加科研情況及獲得的學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3175289