二維本征磁體是自旋電子器件和拓?fù)洳牧系年P(guān)鍵。目前二維本征磁體磁有序溫度遠(yuǎn)低于室溫,限制了其實(shí)際應(yīng)用。本文利用密度泛函理論,研究二維本征磁體電子結(jié)構(gòu)并揭示其磁耦合機(jī)制。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)合理的改性方法,對(duì)磁有序溫度進(jìn)行調(diào)控,實(shí)現(xiàn)室溫極化輸運(yùn)。取得的主要研究成果如下:(1)剝離能的計(jì)算表明:二維CrBr3晶格可從其體相剝離,基態(tài)為鐵磁半導(dǎo)體。為提高磁有序溫度,設(shè)計(jì)了載流子摻雜、點(diǎn)缺陷和面內(nèi)應(yīng)力改性。其中,載流子摻雜和拉伸應(yīng)力有利于增強(qiáng)鐵磁耦合,提高居里溫度(Tc)。電子結(jié)構(gòu)計(jì)算發(fā)現(xiàn),Cr空位及應(yīng)力+載流子摻雜共同作用可以實(shí)現(xiàn)絕緣體-半金屬轉(zhuǎn)變。同時(shí)存在Cr和Br空位時(shí),半金屬性依賴(lài)缺陷相對(duì)位置。(2)預(yù)測(cè)了二維VI3晶格的電、磁性質(zhì),發(fā)現(xiàn)非化學(xué)計(jì)量比的V是體系表現(xiàn)絕緣性的主要原因。電子結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)I 5p的空穴對(duì)其鐵磁耦合作用至關(guān)重要,并提出了該體系的磁耦合機(jī)制:沿dx2y2-px,py-dx2y2路徑的pdσ雜化。I缺陷可以有效提高居里溫度至室溫以上(419K),原因是I缺陷使體系保留pdσ雜化的同時(shí)引發(fā)了另一條巡游鐵磁路徑dx2y2-px-dx2y2。因此I缺陷體系表現(xiàn)出室溫半金屬性。(...

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 二維本征磁性材料
        1.1.1 二維材料簡(jiǎn)介
        1.1.2 二維非磁性材料的磁化
        1.1.3 二維本征磁性材料的研究現(xiàn)狀
    1.2 半金屬
        1.2.1 半金屬簡(jiǎn)介
        1.2.2 二維本征磁體半金屬改性的研究現(xiàn)狀
    1.3 選題依據(jù)和研究?jī)?nèi)容
第2章 理論方法簡(jiǎn)介
    2.1 多粒子體系薛定諤方程
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理及Kohn-Sham方程
        2.2.2 交換關(guān)聯(lián)泛函
        2.2.3 自旋軌道耦合
    2.3 計(jì)算軟件簡(jiǎn)介
        2.3.1 VASP軟件
        2.3.2 聲子譜計(jì)算(Phonopy)
        2.3.3 磁有序溫度計(jì)算(MC solver軟件)
第3章 二維CrBr₃體系電磁性質(zhì)的理論研究
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 體相CrBr₃晶格
        3.3.2 二維CrBr₃晶格
        3.3.3 空位
        3.3.4 載流子摻雜
        3.3.5 雙軸應(yīng)力
    3.4 本章小結(jié)
第4章 二維VI₃體系電磁性質(zhì)的理論研究
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 二維VI₃晶格
            4.3.1.1 二維VI₃的晶體結(jié)構(gòu)
            4.3.1.2 二維 VI₃的電、磁性質(zhì)
            4.3.1.3 二維VI₃的磁耦合來(lái)源
            4.3.1.4 二維VI₃的居里溫度
        4.3.2 I缺陷
        4.3.3 Li吸附
        4.3.4 應(yīng)力
        4.3.5 磁各向異性
    4.4 本章小結(jié)
第5章 二維Cr_0.5Ni_0.5Cl₃ 體系電磁性質(zhì)的理論研究
    5.1 引言
    5.2 計(jì)算方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 體相Cr_0.5Ni_0.5Cl₃ 晶格
        5.3.2 二維Cr_0.5Ni_0.5Cl₃ 晶格
        5.3.3 缺陷對(duì)二維Cr_0.5Ni_0.5Cl₃ 磁基態(tài)的影響
        5.3.4 缺陷對(duì)二維Cr_0.5Ni_0.5Cl₃ 電子結(jié)構(gòu)的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝
附錄



本文編號(hào)：3833725