过渡金属掺杂氧化锌团簇的物性研究

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本文采用第一性原理密度泛函理论研究了过渡金属(TM)原子Cr和Fe单掺杂和双掺杂(ZnO)12团簇的结构和磁性质。我们考虑了替代掺杂和间隙掺杂。结果表明Cr和 Fe间隙掺杂团簇结构最稳定。团簇磁矩主要来自TM原子3 d态的贡献,4s和4 p态也贡献了一小部分磁矩。由于轨道杂化,相邻的Zn和O原子上也产生少量自旋。最近邻TM原子间的磁性耦合,主要由两个TM原子之间的直接短程铁磁耦合和TM和O原子之间通过 p-d杂化产生的反铁磁耦合这两种相互作用的竞争来决定。不同TM原子掺杂团簇的总磁矩与T M原子种类以及掺杂位置有关,说明在(ZnO )12团簇中掺杂不同T M原子在可调磁矩的磁性材料的领域有潜在应用价值。
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