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第一原理研究Mn掺杂LiNbO3晶体的磁性和光吸收性质

王藩侯 杨俊升 黄多辉 曹启龙 袁娣

第一原理研究Mn掺杂LiNbO3晶体的磁性和光吸收性质

王藩侯, 杨俊升, 黄多辉, 曹启龙, 袁娣
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-27
  • 修回日期:  2014-12-15
  • 刊出日期:  2015-05-05

第一原理研究Mn掺杂LiNbO3晶体的磁性和光吸收性质

  • 1. 宜宾学院计算物理四川省高等学校重点实验室, 宜宾 644007;
  • 2. 宜宾学院物理与电子工程学院, 宜宾 644007
    基金项目: 

    四川省教育厅科研基金(批准号: 13ZA0198)、宜宾市重点科技资助项目(批准号: 2014GY018) 和宜宾学院计算物理四川省高等学校重点实验室开放课题基金(批准号: JSWL2014KFZ02)资助的课题.

摘要: 采用基于密度泛函理论和局域密度近似的第一性原理分析了Mn掺杂LiNbO3晶体的结构, 磁性, 电子特性和光吸收特性. 文中计算了Mn占据Li位和Nb位体系的形成焓, 对应的形成焓分别为-8.340 eV/atom和-8.0062 eV/atom, 也就意味着Mn 原子优先占据Li位. 这也就意味着Mn原子占据Li位的掺杂LiNbO3晶体结构更稳定. 磁性分析的结果显示, 其对应磁矩也比占据Nb位的高. 进一步分析磁性的来源, 自旋态密度结果显示: Mn掺杂LiNbO3晶体的磁性主要源于掺杂原子Mn, Mn原子携带的磁矩高达 4.3 μB, 显示出高自旋结构. 由于Mn-3d与近邻O-2p及次近邻Nb-4d 轨道的杂化作用, 计算表明: 诱导近邻O原子及次近邻Nb原子产生的磁矩对总磁矩的贡献较小. 通过光学吸收谱的分析, 得出在可见光区Li位被Mn原子替代以后显示出更好的光吸收响应相比于Nb位. 本文还分析了O空位对于LiNbO3晶体磁性与电子性质的影响, 结果显示O空位的存在可以增加Mn掺杂LiNbO3体系的磁性.

English Abstract

参考文献 (16)

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