二維BN的磁性摻雜.pdf

1、目前在實(shí)驗(yàn)上已可以成功制備出二維納米材料單層六角氮化硼,它有著與石墨烯類似的六角環(huán)結(jié)構(gòu),但是相比石墨烯,是一種寬帶隙的半導(dǎo)體材料。單層六角氮化硼有很高的化學(xué)穩(wěn)定性,很強(qiáng)的力學(xué)性質(zhì),以及很高的熱傳導(dǎo)性能,從而在納米光電器件方面具有廣闊的應(yīng)用前景。單層六角氮化硼的電子結(jié)構(gòu)將會(huì)受到過渡金屬原子吸附的影響,并有可能為未來的自旋電子學(xué)器件提供新的材料。采用第一性原理的方法對(duì)單層六角氮化硼的磁性摻雜進(jìn)行了系統(tǒng)研究,取得了以下主要研究成果。
　

2、　(1)用兩種不同的交換關(guān)聯(lián)能(GGA和LDA)分別研究了單層六角氮化硼吸附單個(gè)3d過渡金屬原子(V,Cr,Mn,Fe,Co和Ni)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),磁學(xué)性質(zhì)以及電子結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn),單個(gè)過渡金屬原子吸附單層六角氮化硼最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的獲得將受到交換關(guān)聯(lián)選擇的制約?？紤]到LDA在束縛能計(jì)算方面的問題,計(jì)算中采用GGA是準(zhǔn)確描述此系統(tǒng)的前提。研究發(fā)現(xiàn)V,Cr,Mn,Fe和Co原子吸附體系的自旋極化率在費(fèi)米能級(jí)處或HOMO處達(dá)到100％這表明磁性金屬原子

3、吸附單層六角氮化硼的體系可能被用來作為潛在的自旋電子器件的材料。
　　(2)研究了異核的二聚物(NiV,NiCr,NiMn,NiFe和NiCo)吸附單層六角氮化硼的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu),磁性和電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),這5種異核的二聚物吸附能分別比相應(yīng)單個(gè)原子吸附能低很多,都屬于化學(xué)吸附。這5種異核的二聚物最穩(wěn)定的吸附結(jié)構(gòu)基本上都是二聚物化學(xué)鍵垂直吸附于單層六角氮化硼的不同位置。另外,發(fā)現(xiàn)VNi和CrNi之間呈現(xiàn)反鐵磁耦合。而NiMn,NiF

4、e和NiCo都是鐵磁耦合。這5種吸附體系在費(fèi)米能級(jí)處或HOMO處達(dá)到100%自旋極化率。
　　(3)研究了同核的二聚物(VV,CrCr,MnMn,FeFe和CoCo)吸附單層六角氮化硼的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu),磁性和電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。CoCo和MnMn吸附于單層六角氮化硼后在費(fèi)米能級(jí)處產(chǎn)生了100%自旋極化率。FeFe吸附體系在HOMO處的自旋極化率為100%。VV在費(fèi)米能級(jí)處的自旋極化率為43%。CrCr吸附體系自旋極化現(xiàn)象很弱。其中CrCr兩