缺陷對硫?qū)侔雽?dǎo)體材料的磁性影響與調(diào)控研究.pdf

1、具有室溫鐵磁性的稀磁半導(dǎo)體因其豐富的物理性質(zhì)及在自旋電子學(xué)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注。過去的數(shù)十年間，大量關(guān)于d0型稀磁半導(dǎo)體材料的實驗及理論研究得以發(fā)表，其中大多數(shù)理論預(yù)測工作均采用廣義梯度近似進(jìn)行。眾所周知，廣義梯度近似會嚴(yán)重低估半導(dǎo)體和絕緣體材料的帶隙，故由其結(jié)果來判斷材料的電子結(jié)構(gòu)和磁性通常會產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。而最近提出的修正的Becke-Johnson方法已被許多研究工作證明可以得到材料相對精確的帶隙值。因此本文采用全勢線性綴

2、加平面波的方法，以修正的Becke-Johnson勢能作為交換關(guān)聯(lián)函數(shù)，對碳原子摻雜硫化鎘塊材及表面結(jié)構(gòu)和氮原子摻雜硫化鋅塊材的電子結(jié)構(gòu)和磁性進(jìn)行深入研究。
　　對于CS（碳原子替代硫原子）摻雜硫化鎘體系，計算結(jié)果表明含有CS缺陷的硫化鎘塊材及表面結(jié)構(gòu)均為半金屬鐵磁體；單個CS缺陷導(dǎo)致硫化鎘半導(dǎo)體具有2.00μB的總磁矩；電子結(jié)構(gòu)表明體系穩(wěn)定的鐵磁性可歸因于類似于p-d雜化的p-p耦合相互作用機(jī)制；而硫原子空位和CS缺陷（VS+C

3、S）共存時摻雜體系是非磁性金屬材料；對于CS摻雜硫化鎘的非極性（10-10）表面結(jié)構(gòu)，碳原子趨于占據(jù)表層的位置且雜質(zhì)原子之間依然存在鐵磁相互作用。
　　對于氮原子摻雜硫化鋅體系，計算結(jié)果揭示NS缺陷（氮原子替代硫原子）可使硫化鋅成為鐵磁性金屬材料，而反位NZn缺陷（氮原子替代鋅原子）導(dǎo)致其變?yōu)榉谴判越饘俨牧希粏蝹€NS缺陷使得硫化鋅具有0.85μB的總磁矩；電子結(jié)構(gòu)表明體系的鐵磁性主要源于類似于p-d雜化的p-p耦合相互作用；0.7