過渡金屬氧化物超鹵素團簇摻雜的二維原子層材料的電子和磁學(xué)特性的第一性原理計算.pdf

1、隨著石墨烯的問世，其獨特的電子特性，使研究者認為它極有可能會在下一代電子器件中得到應(yīng)用。鑒于石墨烯優(yōu)良的性質(zhì)，具有石墨烯結(jié)構(gòu)類似的其它二維材料也受到研究者的關(guān)注。在本論文中，我們利用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法，對磁性超鹵素摻雜的二維單層BN、單層ZnO、以及Gr/ZnO范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的電子和磁學(xué)性質(zhì)進行了細致的研究。主要內(nèi)容如下:
　　首先，在論文的第一章中，介紹了石墨烯的優(yōu)良性質(zhì)，指出了它的不足之處，并簡述了類石墨烯

2、的研究的近況。在前人的基礎(chǔ)之上，我們提出了自己的研究觀點:通過摻雜過渡金屬氧化物，來獲得形成能更低，磁性穩(wěn)定的二維材料。
　　其次，在論文的第二章中，我們詳細介紹了我們在研究中用到的軟件的理論基礎(chǔ)-第一性原理密度泛函的理論。
　　接下來，在文章的第三章，詳細介紹了我在研究生期間做的主要工作，及工作的意義。具體為:
　　(1)研究了過渡金屬(Mn，F(xiàn)e，Co，Cr，Ni，Ti，V)原子和過渡金屬氧化物超鹵團簇(MnO3(

3、4)，F(xiàn)eO3(4)，CoO3(4)，CrO3(4)，NiO3(4)，TiO3(4)，VO3(4))摻雜的BN的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)、磁耦合特性.通過形成能和結(jié)合能的計算研究各種摻雜體系的熱力學(xué)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;通過態(tài)密度、能帶結(jié)構(gòu)、差分電荷密度、以及自旋電荷密度的計算結(jié)果研究各種摻雜體系的電子結(jié)構(gòu)和磁耦合特性。
　　(2)研究了過渡金屬氧化物團簇摻雜的ZnO單層二維體系的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，電子結(jié)構(gòu)和磁耦合特性。
　　(3)研究

4、了Gr/ZnO-MnO3(4)范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的電子結(jié)構(gòu)，通過改變層間距和雜濃度調(diào)控石墨烯層的自旋注入特性，研究在不改變石墨烯中電子優(yōu)異性質(zhì)的前提下引入自旋極化和打開一定的能帶隙的可能性。
　　最后，經(jīng)過一系列的研究，我們得到這樣的重要結(jié)論:(1)相比單純的過渡金屬原子摻雜體系，超鹵素團簇摻雜具有更低的形成能，更高結(jié)合能等特性，并使被摻雜的材料獲得穩(wěn)定的磁性。(2)以摻雜MnO3(4)團簇的二維ZnO為磁性襯底，不僅石墨烯層能夠打