收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

过渡金属原子吸附与掺杂单层黑磷的磁性研究

翟彩云  
【摘要】:新型二维材料单层黑磷因其独特的物理和化学特性,受到了国内外研究者的广泛关注。单层黑磷为直接带隙半导体,其载流子迁移率略低于石墨烯但远远高于过渡金属硫化物。它在新型光电器件、自旋电子器件、光电设备、太阳能电池、生物医学等诸多领域具有广泛的应用前景。为更好地促进二维材料在自旋电子学方面的应用,需要对二维材料的电子结构和磁性进行调制,其中比较有效的调制方法就是吸附或掺杂过渡金属元素。同时,双轴应变也能够调控系统的电子结构和磁性。本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,以3×4单层黑磷超级原胞为研究对象,系统探究和分析了3d过渡金属吸附与掺杂单层黑磷的电子结构和磁性行为,研究结果如下:(1)对过渡金属在单层黑磷上吸附的研究发现,过渡金属原子最稳定的吸附位置均在单层黑磷的中空位。除了Ni原子吸附外,其他原子吸附黑磷的体系均有磁性,磁性是由过渡金属原子的3d轨道的交换劈裂引起的。吸附原子的种类不同导致吸附体系呈现出不同的性质:非磁性半导体、稀磁半导体和半金属。这些结果表明黑磷是制造电子自旋器件的理想材料。(2)对过渡金属替位掺杂单层黑磷的研究发现,除了Sc和Co原子的掺杂体系没有磁性,其它原子的掺杂体系均有磁性,且磁矩大小由掺杂原子的种类决定。通过对态密度图和自旋电荷密度图的分析,得到磁性主要由杂质原子3d轨道的贡献。这些研究结果为自旋电子器件的制备及相关实验研究提供了一定的理论参考。(3)对应变调控掺杂体系磁性的研究表明,应变可有效调控Fe-BP和Mn-BP掺杂系统的磁矩。随着双轴拉伸应变的增加,Fe-BP掺杂系统的磁矩发生了一个从1.0μB到3.0μB的突变;随着双轴压缩应力的增大,Mn-BP掺杂系统的磁矩发生了一个从4.0μB到2.0μB的突变。这些突变实现了低自旋和高自旋之间的转变,可得到一个良好的自旋磁性开关。同时通过态密度分析了双轴应变对过渡金属掺杂黑磷系统电子结构和磁性影响的原因。这些结果都表明了基于黑磷的过渡金属掺杂在自旋电子学器件中的应用前景。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 曾祥明;鄢慧君;欧阳楚英;;第一性原理计算研究黑磷嵌锂态的动力学性能[J];物理学报;2012年24期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 陈陆峰;武文平;王春明;;黑色金属表面发黑磷化一步法生产工艺[A];2005年上海市电镀与表面精饰学术年会论文集[C];2005年
2 陈琳;;氧化钙对钢铁黑磷化的影响研究[A];2010年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议摘要集[C];2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 吴岩;二维单层黑磷结构中带间隧穿的研究[D];内蒙古大学;2015年
2 卢旺林;黑磷二维材料的制备及其光电特性表征[D];浙江大学;2016年
3 王洋;单层黑磷的电子输运性质研究[D];河南工业大学;2016年
4 徐靖银;超薄二维黑磷材料的制备及其光学性质研究[D];兰州大学;2016年
5 陈明艳;镍/黑磷/镍隧道结的电输运及光电流的理论研究[D];上海师范大学;2016年
6 袁振洲;黑磷的制备及表征研究[D];北京工业大学;2016年
7 翟彩云;过渡金属原子吸附与掺杂单层黑磷的磁性研究[D];河南师范大学;2016年
8 王佳瑛;黑磷光电特性及其异质结器件研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
9 应盼;Al/Ag金属薄膜的制备、表征及对C_(60)分子自组装的影响[D];燕山大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978