X-Graphene(X=H,Fe,Co)體系的磁性和電子性質(zhì).pdf

1、納米磁存儲材料擁有實現(xiàn)超高密度數(shù)據(jù)存儲的應(yīng)用潛力,因此受到人們的廣泛關(guān)注。隨著磁性記錄單元的納米化,如何找到一種適合容納納米磁性記錄單元的基底材料于是成為人們所面臨的一個非常重要的問題。最近,人們發(fā)現(xiàn)石墨片擁有穩(wěn)定的單原子層厚度的二維晶體結(jié)構(gòu)。因此它有望作為生長磁性團簇、納米線、納米薄膜的一種極佳的基底,從而為設(shè)計納米磁存儲材料提供新的思路。本文利用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,分別研究了非金屬元素H及過渡金屬元素Fe和Co吸附

2、在石墨片上的磁性和電子性質(zhì)。其主要內(nèi)容包括:
　　基于平面波贗勢方法,使用VASP程序包研究了H/Graphene的結(jié)構(gòu)畸變、吸附形成能、磁性和電子性質(zhì)。計算結(jié)果表明該體系表現(xiàn)出強磁性。自旋電荷密度分析表明當(dāng)體系發(fā)生自發(fā)磁化時,每個格點與其最近鄰三個格點的局域磁矩以反鐵磁方式耦合,即在整個晶格上各格點的自旋交替改變方向。十分有趣的是, H/Graphene體系能帶結(jié)構(gòu)的變化隨吸附濃度不同而呈現(xiàn)不同的變化行為:當(dāng)超原胞(nn×)的大

3、小n3=時,體系的帶隙很小,并且石墨片特有的π及*π能帶的線性m色散關(guān)系得以保存;當(dāng)n3≠時,體系的帶隙相對前者大得多,并且π及*π能帶的m線性色散關(guān)系不再存在。
　　本文考慮了Fe(Co)/Graphene體系幾種可能的吸附結(jié)構(gòu),詳細分析了其中Fe, Co的磁性及吸附機制。結(jié)果表明,Fe(Co)單原子吸附在石墨片表面時,它們的磁矩分別為2.00μB和1.04μB,并且擁有較大的吸附能,因此能形成穩(wěn)定的吸附結(jié)構(gòu);當(dāng)Fe或Co的直線