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ZKCa(Z=Ge,Sn)的半金属铁磁性及CrSb/NaCl的界面性质研究

作　者: 宋明辉
导　师: 姚凯伦
学　校: 华中科技大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 密度泛函理论半金属铁磁体半霍伊斯勒界面能态密度
分类号: O482.523
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 16次
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内容摘要

传统的电子器件都是以电子电荷作为信息载体的,这会产生大量的热量,使得器件集成度变得非常有限。电子的自旋却可以克服这种弊端。半金属磁性材料是一种基于电子自旋作用的新型材料,已被用于磁性器件中,而且由于它具有很高的自旋极化率还可以用作半导体的自旋注入源。目前,随着密度泛函理论的不断改进和计算用计算机速度的不断提高,使得理论计算研究材料的各项性质(包括半金属性质)成为可能,这也大大降低实验研究的费用。理论研究半金属铁磁体的手段主要有基于密度泛函理论的全势法和赝势平面波法。首先,我们使用全势线性缀加平面波法和广义梯度近似预测得出,不含过渡金属的半霍伊斯勒化合物GeKCa和SnKCa具有半金属铁磁性和100%的自旋极化率。GeKCa和SnKCa的半金属隙分别为0.32eV和0.33eV,且半金属铁磁性将保持不变直到晶格常数分别被压缩为平衡晶格常数的10%和13%。半金属铁磁性主要产生于Ge(或Sn)p电子态的自旋极化。然后,运用LDA+U讨论CrSb (001)/NaCl(100)界面的性质,我们发现界面的形成有两种组合方式,但都不具有半金属性质。情况(b)的界面有最低的总能量,每个超胞总磁矩为9.88μB,自旋极化率为98.8%。界面半金属性的消失是由于界面中的电荷转移造成的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-19
  1.1 材料的铁磁性  8-9
  1.2 半金属铁磁体的理论研究与进展  9-17
  1.3 密度泛函理论  17-18
  1.4 本文的工作  18-19
2 半霍伊斯勒结构ZKCa（Z= Ge, Sn）的半金属铁磁性  19-31
  2.1 闪锌矿（zinc-blende）结构和C1_b 、L2_1 结构  20
  2.2 C1_b 结构ZKCa 的半金属铁磁性研究  20-26
  2.3 全霍伊斯勒结构Ca2 KZ 的能态密度  26-28
  2.4 结合能的比较  28-30
  2.5 本章小结  30-31
3 CrSb(001)/NaCl(100)的界面性质研究  31-39
  3.1 半金属铁磁体CrSb 的研究  31-32
  3.2 NaCl 的能量、能隙计算  32-33
  3.3 界面CrSb(001)/NaCl(100)的性质研究  33-38
  3.4 本章小结  38-39
4 总结与展望  39-41
致谢  41-42
参考文献  42-45
附录硕士期间发表或完成的论文  45

ZKCa(Z=Ge,Sn)的半金属铁磁性及CrSb/NaCl的界面性质研究

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