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《西南大学》 2006年
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稀磁半导体Al_(1-x)Cr_xN和Al_(1-x)V_xN的第一性原理研究

张俊峰  
【摘要】:稀磁半导体(DMS)在传统半导体的基础上引入了自旋这一新的自由度,使之可能成为微电子工业有广泛应用前景的新型电子器件。近年来,人们对其进行了大量的实验和理论研究,主要集中在以下几个方面的探索:(1)DMS材料中的电子结构、自旋输运等;(2)DMS材料的铁磁性起源;(3)影响DMS居里温度的因素。AIN是一种宽带隙半导体,AIN基的稀磁半导体不仅可能具有更高的居里温度,而且可以制成多种可能的全半导体自旋电子器件,因此极具研究价值。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面波方法,通过构造超原胞模型,对Al_(1-x)Cr_xN和Al_(1-x)V_xN体系的基态电子结构和磁性质进行了研究。 首先,对体系的晶格参数进行了优化,得出了晶格常数随掺杂浓度的变化关系;同时,也对两种浓度(x=0.03125,0.0625)下体系的铁磁相进行了能带结构和态密度的计算,并依据计算结果对其电子结构和磁性进行了分析。 其次,我们计算了两个Al原子分别被Cr或V原子替代时体系处于铁磁和反铁磁状态下的总能,找出了能量最低的掺杂构形,讨论了过渡金属原子的无序分布对体系电磁性质的影响,并推测出体系可能的磁性产生机制。 最后,我们采用蒙特卡洛模拟结果对体系的居里温度进行了估算,得出两种体系都具有非常高的居里温度(远高于室温),并讨论了Cr、V原子的无序分布对体系居里温度的影响。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O471.1

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