VSb块材、表面及界面性质的第一性原理研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:k60775
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
传统的电子元件都是利用了电子的电荷作为信息载体,却忽略了电子的另外一个重要的性质——自旋。基于自旋属性的自旋电子器件(如自旋阀、自旋场效应晶体管等)的实现需要具有高自旋极化率的材料注入到半导体中。半金属铁磁体是有完全的(100%)自旋极化率和较高的居里温度,是最佳的自旋极化注入源。但在实际的自旋电子学器件中,半金属材料的存在形式大都是具有一定厚度的薄膜,换句话说,在自旋电子学器件中真正使用的是半金属薄膜。因此,研究半金属铁磁体的表面性质及界面性质是非常重要的。   本文主要利用基于密度泛函理论的材料模拟软件Wien2k和CASTEP对闪锌矿结构的半金属铁磁体VSb的块材、(001)表面和VSb(001)/GaSb(001)界面的电子结构和磁性进行计算。   计算结果显示VSb自旋向上的电子的能带是金属性的,而自旋向下电子的能带在费米面附近有一个明显的能隙——1.30eV,从而得知VSb具有半金属铁磁性,具有100%的自旋极化率,并且还得到一个VSb分子的磁矩是 2。对闪锌矿结构VSb(001)表面的计算表明,由于表面态的存在,以Sb为端面的VSb(001)表面失去了半金属性;而以V为端面的VSb(001)表面保持了块材的半金属性,并且表面层、次表面层和第三层上的原子的态密度与块材的都很相似,另外,我们还发现从第四层向下原子的磁矩与块材的大体相等,而上三层原子的磁矩都发生了改变,比如表面层的V磁矩为2.87,比块材大了0.83。   另外,我们还对VSb(001)/GaSb(001)界面结构进行了计算,发现界面层和顶面层也都保持了很好的半金属性。与块材中的V原子和Sb原子的态密度相比,表面层原子的态密度在形貌和大小上都发生了较大的变化,但界面层和近邻界面层的原子态密度没有太大变化。这说明VSb和GaSb在界面处有很好的成键行为,这对未来的自旋电子器件的设计是很有利的。
其他文献
在本文中,对于一个具有周期性量子多体自旋系统的有限链,用以MPS为基础的张量网络算法有效地计算单位格点的几何纠缠和冯诺依曼熵。所用算法的先进性在于计算成本并不依赖于链
在介观尺度的半导体和金属样品中,电子的相位相干性引起一系列奇特的量子效应。其中在非超导金属环中,由Aharonov-Bohm(AB)磁通诱导的持续电流就是介观凝聚态物理中量子相干
半导体激光器以其体积小、重量轻、可靠性高、转换效率高、可直接调制等特点而成为信息技术的关键器件,在光通讯、激光测距、信息处理与存储等方面有着重要应用。由于半导体激
光学涡旋(Optical Vortices)是一类具有相位奇点和螺旋相位波前结构的特殊光场,是现代光学的一个分支。近年来光学涡旋的应用非常广泛,已经在光学微操纵、非线性光学、生物医学
水下机器人由于工作环境的特殊性,导致其通信困难.文章首先设计一套水下电场通信系统,并且将此通信系统集成到仿生机器鱼上.值得注意的是,它解决了多个水下机器人在传统的的
Liu和Cohen理论计算表明碳氮化合物β—C3N4由于具有比金刚石更大的体积模量、高热导率、能带宽度大以及硬度比金刚石高等优点,吸引了诸多学者的研究。许多研究方法被用来制
星际弥散带(Diffuse interstellar bands,DIBs)是来源于星际介质,波长范围在紫外至红外之间的较宽的吸收带。经过近90年的研究,人们已经探测到了540多条DIBs,但令人遗憾的是,
在凝聚态物理实验中,拉曼散射作为一种快速、有效、无损、无接触的检测手段,在研究分子和晶格内部的结构时扮演着重要的角色。本文通过对半导体材料的拉曼和发光光谱研究,对其中
学位
熵变效应是指当材料受到一个外部的刺激,如:电场、磁场、或机械应力时产生的等温熵变或者绝热温度的变化。对应于不同的外场,可以将这些熵变分别称为电熵、磁熵或弹熵。本文运用朗道-金兹堡格-德文希尔理论和热力学理论研究了EuTiO_3纳米线以及EuTiO_3薄膜的熵变效应。1 EuTiO_3纳米线的电熵特性研究我们运用Landau-Ginzburg-Devonshire理论与热力学理论相结合,研究了量子顺
铅基压电陶瓷PZT等由于其优良的性能而被广泛应用,但是此类材料中含60%以上的有毒物质铅,在陶瓷的生产、使用和废弃处理过程中挥发出的铅将对人类和生态环境造成不可估量的污染,因此无铅压电材料的研究近年来受到人们越来越多的关注。K0.5Na0.5NbO_3(KNN)系列无铅压电陶瓷由于具有较好的压电性能和高的居里温度,被认为是最有潜力取代铅基材料的压电体系之一。本文介绍了无铅压电陶瓷国内外的研究现状,