磁性材料的電子結(jié)構(gòu)和自旋結(jié)構(gòu)的第一性原理研究.pdf

1、計算機技術(shù)的快速發(fā)展，使研究真實材料(上百個原子的體系)的電子結(jié)構(gòu)成為可能。而密度泛函理論給研究材料基態(tài)的物理性質(zhì)提供了堅實的理論基礎(chǔ)。因此基于密度泛函理論的第一性原理計算，就成為研究材料基態(tài)性質(zhì)的強大工具。通過計算，我們不僅可以解釋材料的物理性質(zhì)，而且可以任意改變材料的形狀或所處的環(huán)境，從而模擬不同條件下，甚至實際中很難實現(xiàn)的條件下材料的行為。這能為預(yù)測材料的新性能或者指導(dǎo)新材料的合成提供依據(jù)。 本論文的目的就是用基于密度泛函

2、理論的第一性原理計算來研究幾種磁性材料的電子結(jié)構(gòu)。我們研究的內(nèi)容大致可以分為兩部分，其一是探討磁性材料FeS<,4>Sb<,2>的電子結(jié)構(gòu)和磁性行為；其二是對稀磁半導(dǎo)體(DMS)GaAs的超元胞上摻雜過渡金屬Mn的三種情況的電子結(jié)構(gòu)和磁性的研究。在計算中我們采用了WIEN2K程序包。 WIEN2K程序所采用的具體計算方法是全勢線性綴加平面波方法，它是晶體電子結(jié)構(gòu)計算中最精確的方法之一。 本文中，我們利用基于密度泛函理論(DFT)

3、的全勢線性綴加平面波方法(FP-LAPW)系統(tǒng)的對磁性化合物FeS<,4>Sb<,2>的電子結(jié)構(gòu)和磁性進行了研究。FeS<,4>Sb<,2>空間群Pnma(62號)，計算表明FeS<,4>Sb<,2>在不同的溫度下有不同的性質(zhì)。當溫度T=295K時，F(xiàn)eS<,4>Sb<,2>具有半金屬性；而當溫度T=370K時，F(xiàn)eS<,4>Sb<,2>表現(xiàn)出金屬性。 稀磁半導(dǎo)體(DMS)也稱半磁半導(dǎo)體，是指由磁性過渡族金屬原子或稀土金屬離子部

4、分替代非磁性陽離子后形成的一類磁性半導(dǎo)體材料。根據(jù)摻雜不同的過渡金屬及摻雜比例的不同，DMS表現(xiàn)出不同的磁性。本文研究過渡金屬元素Mn摻雜稀磁半導(dǎo)體超元胞Ga<,1-X>Mn<,X>As(X=0.125，0.5，0.875)中的磁性質(zhì)及其電子結(jié)構(gòu)。稀磁半導(dǎo)體的超元胞Ga<,1-X>Mn<,X>As的空間群為P(1號)，我們的計算結(jié)果說明Ga<,1-X>Mn<,X>As物理性質(zhì)，隨著Mn摻雜濃度的增強，其金屬性和磁性都相應(yīng)發(fā)生了顯著的變化