閃鋅礦結構半金屬的第一性原理研究.pdf

1、自旋電子學是最近新發(fā)展起來的涉及磁學、電子學以及信息學的交叉學科，它同時利用電子的電荷和自旋來進行信息的存儲和處理。自旋電子學材料與普通半導體電子器件相比具有低損耗、非易失性和高集成度等優(yōu)點?，F(xiàn)在，關鍵問題是尋找高居里溫度、高自旋極化率的自旋電子學材料。半金屬(half-metallic)鐵磁體有著較高的居里溫度和接近100％的高自旋極化率。因此，它無疑將會成為理想的半導體自旋電子注入源。本論文采用密度泛函理論的全勢線性綴加平面波方法進

2、行計算，尋找半金屬材料。
　　首先，介紹稀磁半導體和半金屬的研究現(xiàn)狀，闡述了密度理論及所用軟件包等基本內容。
　　其次，計算自旋相關的閃鋅礦(zinc-blende, ZB) ScM(M=C, Si, Ge, Sn)。通過對它們的態(tài)密度、能帶和磁矩的分析。結果表明，閃鋅礦ScM(M=C, Si, Ge, Sn)是磁矩為1.0μB的真實半金屬鐵磁體，且它們的結合能絕對值比ZB CrSb大，實驗上可以合成這些化合物，在自旋電子學

3、中具有一定的應用價值。
　　再次，計算了基于閃鋅礦結構的半導體CdSe中摻入過渡金屬Cr所形成的三元化合物Cd1-xCrxSe(x=0.25,0.5,0.75)，通過對它們的電子結構和磁性質分析。計算表明，晶格原子位置馳豫前后它們仍是真實的半金屬鐵磁體，且每分子單元的磁矩都是4.0μB。這三種半金屬鐵磁體，在結構上能與傳統(tǒng)的半導體兼容，能通過外延方式在合適的基底上生長出來，得到實際應用。
　　最后，研究了閃鋅礦TcM(M=C