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Al掺杂和空位对ZnO磁性影响的第一性原理研究

侯清玉 李勇 赵春旺

Al掺杂和空位对ZnO磁性影响的第一性原理研究

侯清玉, 李勇, 赵春旺
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  • Al掺杂和Zn空位在ZnO中或Al掺杂和O空位在ZnO中的磁性来源和机理的认识频有争议.为了解决本问题,本文采用基于自旋密度泛函理论框架下的广义梯度近似(GGA+U)平面波超软赝势方法,用第一性原理对其进行了研究,发现Al掺杂和O空位共存在ZnO中没有磁性;Al掺杂和Zn空位在ZnO中有磁性,并且,磁性来源主要由Zn空位产生的空穴为媒介,使得Zn空位附近O 2p态和Zn 4s态电子交换作用形成的.其次,Al掺杂和Zn空位在ZnO中或Al掺杂和O空位在ZnO中,Al掺杂和Zn空位或O空位相对位置较近时,掺杂体系形成能最低,掺杂和空位越容易,稳定性越高.
      通信作者: 侯清玉, by0501119@126.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61366008,61664007,11672175)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-11-11
  • 修回日期:  2016-12-06
  • 刊出日期:  2017-03-05

Al掺杂和空位对ZnO磁性影响的第一性原理研究

  • 1. 内蒙古工业大学理学院, 呼和浩特 010051;
  • 2. 上海海事大学文理学院, 上海 201306;
  • 3. 内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室, 呼和浩特 010051
  • 通信作者: 侯清玉, by0501119@126.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61366008,61664007,11672175)资助的课题.

摘要: Al掺杂和Zn空位在ZnO中或Al掺杂和O空位在ZnO中的磁性来源和机理的认识频有争议.为了解决本问题,本文采用基于自旋密度泛函理论框架下的广义梯度近似(GGA+U)平面波超软赝势方法,用第一性原理对其进行了研究,发现Al掺杂和O空位共存在ZnO中没有磁性;Al掺杂和Zn空位在ZnO中有磁性,并且,磁性来源主要由Zn空位产生的空穴为媒介,使得Zn空位附近O 2p态和Zn 4s态电子交换作用形成的.其次,Al掺杂和Zn空位在ZnO中或Al掺杂和O空位在ZnO中,Al掺杂和Zn空位或O空位相对位置较近时,掺杂体系形成能最低,掺杂和空位越容易,稳定性越高.

English Abstract

参考文献 (36)

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