摻雜與空位誘發(fā)材料磁性的第一原理研究.pdf

1、近年來(lái)，由非金屬輕元素構(gòu)成的材料在納米尺度下表現(xiàn)出來(lái)的鐵磁現(xiàn)象引起了人們的廣泛關(guān)注。若要追究這些元素材料的磁性成因卻又是十分復(fù)雜，不同于以往材料的磁化行為，研究表明摻雜和空位的存在是使這些材料誘發(fā)磁性的主要方式。因此我們利用基于密度泛函理論的第一性原理方法對(duì)空位在類石墨型氮化硼單原子層(g-BN)及氮化硼單壁納米管(SWNTs)中所誘發(fā)的磁性，硅原子摻雜于SWNTs所誘發(fā)的磁性以及碳納米管連接鐵的絡(luò)合物進(jìn)行了研究，并得到了如下創(chuàng)新性結(jié)論

2、： 1、g-BN中N或B原子單空位的引入，使體系發(fā)生了自發(fā)磁化，誘發(fā)出磁矩分別為1.0μB和3.0μB；B原子單空位的存在能夠使系統(tǒng)發(fā)生半導(dǎo)體向半金屬型的轉(zhuǎn)變。 2、g-BN中任何構(gòu)型的BB雙空位都使體系發(fā)生自發(fā)磁化，誘發(fā)的磁矩為單空位情況的兩倍；研究的三種NN雙空位中，只有第三緊鄰的情況能夠使系統(tǒng)發(fā)生自發(fā)磁化，磁矩為2.0μB；BN雙空位存在不改變系統(tǒng)的半導(dǎo)體特性。 3、單空位在SWNTs的穩(wěn)定構(gòu)型依賴于納米管

3、的手性和直徑，研究表明空位是磁性的，發(fā)生的對(duì)稱破缺是由Jahn-Teller效應(yīng)所引起的。研究的三種雙空位在(5，5)BN納米管中的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)只有次緊鄰的BN雙空位是磁化的。 4、Si摻雜于BN納米管能誘發(fā)系統(tǒng)發(fā)生自發(fā)磁化，局域?qū)ΨQ性破缺使得Si原子向納米管外松弛。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的自旋極化的描述，發(fā)現(xiàn)在Fermi面處出現(xiàn)了彌散的π帶，認(rèn)為這是由Si原子上未成對(duì)的3p電子引起的。 5、通過(guò)對(duì)納米管連接Fe絡(luò)合物的研究，發(fā)現(xiàn)耦合