论文摘要
随着对电子器件的各项要求越来越高,具有高自旋极化率的自旋电子学器件早已引起了人们的关注。自旋电子学与传统半导体电子学的根本区别在于,在一个固态材料的输运中除电荷外,电子的自旋还被用作新的自由度,这对数据的存储和传输的效率有很大的提高,所以自旋电子学在材料科学和半导体电子学中占有重要的地位。并且自旋电子学器件相比传统的半导体器件具有存储非易失性、功耗低和集成度高等优良特性。其中自旋电子学材料中的磁性半金属和磁性半导体材料因为具有稳定的磁性质和较高的自旋极化率,成为目前合成自旋电子学器件的理想备选材料之一。本文采用基于密度泛函理论（DFT）框架下的缀加投影平面波方法,利用广义梯度近似（GGA）下电子交换关联泛函PBE,考虑了 HSE06泛函计算对带隙的修正。本文研究了用三种过渡金属元素V,Cr,Mn按一定比例掺杂闪锌矿结构半导体GaSb,得到了系列闪锌矿结构 Ga1-xTMxSb（TM=V,Cr,Mn;x=0.25,0.5,0.75）的性质。我们研究了不同浓度Cr,Mn掺杂GaSb时,它们的平衡晶格常数,和在平衡晶格常数时的非磁、铁磁和反铁磁态,比较了它们的能量,研究了不同浓度下基态的电子性质等,以及磁性随晶格常数的变化关系。另外我们还分析了它们的磁矩特点,研究了它们的居里温度,发现它们可能具有室温以上稳定的铁磁半金属的性质。对不同浓度V掺杂GaSb体系,分析得出它们中可能存在磁性半导体材料,研究了体系在平衡晶格常数下的磁性质,电子能带结构等方面的性质。最后分析了Ga1-xTMxSb在自旋电子学方面的可能应用。此外我们还研究了 Ga1-xTMxSb（TM=V,Cr,Mn）的光学性质,包括吸收系数、反射率、折射系数、能量损失系数、消光系数以及它们在红外波段的光吸收能力,同时还分析了 Ga1-xTMxSb在红外光电子器件中潜在的应用前景。
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文章来源
类型: 硕士论文
作者: 王闯
导师: 刘永
关键词: 闪锌矿结构,过渡金属,第一性原理,磁性半金属,铁磁半导体
来源: 燕山大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 物理学
单位: 燕山大学
分类号: O469
DOI: 10.27440/d.cnki.gysdu.2019.002061
总页数: 52
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