δ-（Zn,Cr）S的磁性质研究

论文摘要

随着时代的发展,无线电技术已成为现代信息社会的重要支柱。在无线电技术的需求下推动了对磁学的研究,产生了自旋电子学;反过来自旋电子学的研究在将来必将反哺于无线电技术。本文通过密度泛函计算,研究了二维（2d）稀磁半导体（DMS）δ-（Zn,Cr）S的磁交换能（MEE）随形变增强的机制。垂直于Cr层的晶格参数c的增加或者平行于Cr层的晶格参数a的减少都能够增加体系的MEE。δ-（Zn,Cr）S中磁交换能的提高主要基于齐纳的双交换（DE）机制。通过形变可以改变费米能级在空穴中的分布,当费米能级处于空穴的中间时,DE占据主导作用,体系呈现强铁磁性。这篇工作丰富了2dDMS材料的研究。在上个工作的基础上,我们利用第一性原理计算了δ-（Zn,Cr）S（111）表面的原子结构和电子结构。体系表面的单层Cr具有非中心反演对称性,这导致了Cr原子间的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）即手性磁相互作用。Cr原子间通过相邻层的S原子传递磁性相互作用。利用广义布洛赫定理,本文对反方向的自选螺旋能量与波矢的色散关系E（q）与E（-q）进行了进一步计算。E（q）与E（-q）能量之差反映了δ-（Zn,Cr）S（111）体系的DMI的大小。用海森堡相互作用（HBI）模型与DMI模型对E（q）与E（-q）进行拟合,得到了Cr原子与Cr原子间各个近邻的DMI参数d1、d2与HBI参数J1-J4。在该体系中,Cr原子与Cr原子间的耦合是M型反铁磁。DMI参数d1=-0.53 meV,为负值,所以体系表现为顺时针手性DMI。并且该值的绝对值不接近于0,因此在δ-（Zn,Cr）S（111）界面上有产生斯格明子的可能性。本文计算表明,在磁性和非磁性半导体形成的界面上可能存在DMI,这为理论研究和磁存储技术的进,展开拓了一个新的方向。

论文目录

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 无线电物理与自旋电子学

1.2 稀磁半导体

1.2.1 稀磁半导体的简介

1.2.2 DMS的发展史

1.2.3 二维δ层 DMS的形变研究现状

1.2.4 DMS的应用

1.3 斯格明子

1.3.1 斯格明子的简介

1.3.2 斯格明子体系

第二章理论方法与模型

2.1 密度泛函理论

2.1.1 多粒子系统哈密顿量

2.1.2 Born-Oppenheimer绝热近似

2.1.3 Hohenberg-kohn 定理

2.1.4 Kohn-Sham方程

2.1.5 广义梯度近似（GGA）

2.2 DMS中的交换机制

2.2.1 Zener双交换

2.2.2 Zener p-d交换

2.2.3 超交换机制

2.3 vasp软件简介

第三章二维δ-（Zn,Cr）S的铁磁性形变研究

3.1 研究背景

3.2 计算方法和细节

3.3 结果与讨论

3.3.1 通过形变增强交换能量

3.3.2 形变引起的原子和电子结构变化

3.3.3 结论

第四章 δ-（Zn,Cr）S（111）表面上的Dzyaloshinsky-Moriya作用:第一性原理计算

4.1 研究背景

4.2 计算方法与理论模型

4.3 结果与讨论

4.3.1 结构性质

4.3.2 自旋电荷密度与态密度的分析

4.3.3 计算DMI与自旋螺旋E（q）的大小

4.3.4 结论

第五章总结与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李小影

导师: 李晋斌

关键词: 磁交换能,双交换机制,相互作用,斯格明子

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 南京航空航天大学

分类号: O441.2;TN014

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.001036

总页数: 56

文件大小: 3026K

下载量: 16

δ-（Zn,Cr）S的磁性质研究

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢