【摘 要】
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我们结合约束路径量子蒙特卡罗方法和基于密度泛函理论的第一性原理数值计算方法,研究了边界重构和缺陷对正三角锯齿型石墨烯量子点的磁学特性和电子结构特征的影响。我们用四种不同的重构方式重新构建正三角锯齿型石墨型量子点的边界,计算不同尺寸的规则边界正三角锯齿型石墨型量子点(ZZ)和边界重构后的三角锯齿型石墨烯量子点(ZZZ5-7-5、ZZ7-6-5、ZZ6-6-5、ZZ765)在不同自旋多重度下体系的能量
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我们结合约束路径量子蒙特卡罗方法和基于密度泛函理论的第一性原理数值计算方法,研究了边界重构和缺陷对正三角锯齿型石墨烯量子点的磁学特性和电子结构特征的影响。我们用四种不同的重构方式重新构建正三角锯齿型石墨型量子点的边界,计算不同尺寸的规则边界正三角锯齿型石墨型量子点(ZZ)和边界重构后的三角锯齿型石墨烯量子点(ZZZ5-7-5、ZZ7-6-5、ZZ6-6-5、ZZ765)在不同自旋多重度下体系的能量。两种方法的计算结果均表明:ZZ在所有尺寸下基态均处于铁磁态,且体系磁矩的大小随着体系尺寸的增大而增大;边界重构后,ZZ5-7-5、ZZ7-6-5、ZZ6-6-5在所有尺寸下基态都处于反铁磁态,ZZ765在尺寸很小时,体系处于铁磁态,其他尺寸的基态处于反铁磁态。通过Dmol3软件包计算体系基态时费米能级附近的上下自旋电子态密度分布和能谱图,发现ZZ在费米能级附近出现明显的自旋向上和自旋向下态密度分布的劈裂,边界重构后费米能级附近的自旋极化被弱化,表明不规则的边界对石墨烯量子点的磁性具有抑制作用。ZZ在费米能级附近出现简并的零级能带,而且其中态的数目刚好等于体系中占据A、B亚点阵碳原子的数目差。边界重构后,在费米能级附近还是出现零级能带,而且其中态的数目保持不变,但是色散度增加,自旋向上和自旋向下的自旋劈裂消失。在较大尺寸的正三角锯齿型石墨烯量子点上制造正三角形、倒三角形和圆形的缺陷,改变缺陷的尺寸,计算体系在不同自旋多重下体系的能量。两种方法的计算结果均表明:在所有情况下,体系都是在高自旋态能量最低,基态都处于铁磁态。通过Dmol3软件包计算体系基态时费米能级附近的上下自旋电子态密度分布和能谱图,结果表明所有的体系在费米能级附近都存在自旋的劈裂。存在正三角缺陷的量子点中,自旋极化强度减小,并随着缺陷尺寸的增加,极化强度越来越弱,说明正三角缺陷抑制了体系的磁性。存在倒三角缺陷的量子点中,自旋极化强度增大,并随着尺寸的增加,极化强度越来越强,说明倒三角缺陷对体系的磁性具有促进作用。存在圆形缺陷的量子点中,随着缺陷尺寸的增加,自旋极化强度基本上没变化,圆形缺陷对体系磁性几乎没影响。
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