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Ⅲ-Ⅴ族半导体AlAs中的过渡金属团簇的第一性原理研究

作　者: 邱尧
导　师: 吴绍全；赵永红
学　校: 四川师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 密度泛函第一性原理计算稀磁半导体 AlAs
分类号: TN304.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 17次
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内容摘要

最近,作为最有潜力的自旋电子学器件,由过渡金属取代形成的III-V族稀磁半导体受到越来越多的关注。我们采用原子轨道线性组合方法的SIESTA软件包进行密度泛函计算,深入分析了闪锌矿结构的Cr:AlAs稀磁半导体中Cr的分布及其影响。我们对Cr:AlAs中单取代、双取代以及多取代组态进行了计算。同时在计算中也考虑到了铁磁相和反铁磁相的不同情况。针对形成能随两个Cr原子间距的变化关系也作了研究。我们的研究表明:在单取代情况下Cr原子倾向于取代Al原子。最活跃的双取代组态是反铁磁性的CrAl-Cri-T1。但是在双取代情况下,不同磁基态的组态都有形成Cr团簇的趋势,比如:反铁磁性的CrAl-Cri-T1、反铁磁性的CrAl-Cri-T2、铁磁性的CrAl-CrAl等。这与纤锌矿结构的稀磁半导体CrGa(Al)不一样。与同质模型相比,Cr:AlAs稀磁半导体的磁矩由于受到反铁磁性的Cr-Cr团簇的影响而减小。由于不同的Cr团簇具有不一样的形成能,这也造成了Cr:AlAs磁矩测量值与晶体生长相关、Cr原子的浓度相关。这些研究结论在高取代组态的研究中也得到了验证。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章绪论  6-14
  1.1 稀磁半导体的研究和发展  6-9
    1.1.1 点缺陷  6-8
    1.1.2 稀磁半导体的分类和物理性质  8-9
    1.1.3 稀磁半导体的研究历程  9
  1.2 本论文的选题背景、意义及研究内容  9-11
    1.2.1 选题背景和意义  9-10
    1.2.2 本论文的研究内容  10-11
  参考文献  11-14
第二章理论基础  14-20
  2.1 密度泛函理论基础  14-16
    2.1.1 绝热近似  14-15
    2.1.2 Hohenberg-Kohn 定理  15
    2.1.3 Kohn-Sham 方程  15-16
  2.2 计算方法基础  16-19
    2.2.1 LCAO 和赝势  16-17
    2.2.2 第一性原理计算方法  17
    2.2.3 常用计算软件简介  17-19
  参考文献  19-20
第三章 Cr:AlAs 中单取代和双取代的研究  20-39
  3.1 引言  20-26
    3.1.1 Cr:AlN 的研究情况  20-24
    3.1.2 Cr:GaN 的研究情况  24-26
  3.2 计算细节和结果分析  26-35
    3.2.1 计算参数设定和测试  26-28
    3.2.2 Cr:AlAs 中Cr 团簇结构及其影响  28-35
  3.3 小结  35-36
  参考文献  36-39
第四章 Cr:AlAs 中多取代的研究  39-45
  4.1 引言  39
  4.2 计算细节和结果分析  39-43
    4.2.1 双取代计算结果  40-42
    4.2.2 三取代计算结果  42
    4.2.3 四取代计算结果  42-43
  4.3 小结  43-44
  参考文献  44-45
第五章总结  45-46
攻读硕士学位期间的研究成果  46-47
致谢  47

Ⅲ-Ⅴ族半导体AlAs中的过渡金属团簇的第一性原理研究

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