晶格各向同性应变对闪锌矿结构CrS和CrSe的半金属性和磁性的影响

姚仲瑜; 傅军; 龚少华; 张月胜; 姚凯伦

doi:10.7498/aps.60.127103

摘要

采用基于密度泛函理论的全势能线性缀加平面波方法,对闪锌矿结构CrS和CrSe的电子结构进行自旋极化计算.闪锌矿相CrS和CrSe处于平衡晶格常数时为半金属性,它们的分子自旋磁矩都为4.00B. 使晶体相对于平衡晶格在10%的范围内发生各向同性应变,并计算闪锌矿相CrS和CrSe的电子结构.计算结果表明,闪锌矿相CrS和CrSe相对于平衡晶格的各向同性应变分别为-1%10%和-4%10%时仍然保持半金属铁磁性,并且分子总磁矩都稳定于4.00B.

关键词:

Abstract

Using the full-potential linearized augmented plane wave method based on the density functional theory, spin-polarized calculations of electronic structure for the zinc-blende CrS and CrSe are performed. Zinc-blende CrS and CrSe at their respective equilibrium lattice constants are half-metallic with the same total magnetic moment of 4.00B. The electronic structures of zinc-blende CrS and CrSe are calculated under uniform strains from -10% to +10% relative to the equilibrium lattice constant. The calculated results indicate that zinc-blende CrS and CrSe can maintain half-metallic ferromagnetism and keep the same total magnetic moment of 4.00B from -1% to 10% and from -4% to 10% uniform strain, respectively.

Keywords:

作者及机构信息

1.
海南师范大学物理与电子工程学院,海口 571158;

2.
华中科技大学物理学院,武汉 430047

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10574047,10754048)和海南省自然科学基金(批准号:110006)资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Physics and Electronic Engineering, Hainan Normal University, Haikou 571158, China;

2.
School of Physics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430047, China

参考文献

[1]	de Groot R A, Mueller F M, van Engen P G, Buschow K H J 1983 Phys. Rev. Lett. 50 2024
[2]	Yanase A, Siratori K 1984 J. Phys. Soc. Jpn. 53 312
[3]
[4]
[5]	Zhang M, Dai X, Hu H, Liu G, Cui Y, Liu Z, Chen J, Wang J, Wu G 2003 J. Phys.: Condens. Matter 15 7891
[6]	Galanakis I 2004 J. Phys.: Condens. Matter 16 3089
[7]
[8]
[9]	Schwarz K 1986 J. Phys. F 16 L211
[10]	Xie W H, Xu Y Q, Liu B G 2003 Phys. Rev. Lett. 91 037204
[11]
[12]	Ozdogan K, Galanakis I, Sasıoglu E, Aktas B 2006 J. Phys.: Condens. Matter 18 2905
[13]
[14]	Galanakis I, Dederichs P H, Papanikolaou N 2002 Phys. Rev. B 66 134428
[15]
[16]
[17]	Kobayashi K I, Kimura T, Sawada H, Terakura K, Tokura Y 1998 Nature 395 677
[18]
[19]	Yao K L, Gao G Y, Liu Z L, Zhu L 2005 Solid State Commun. 133 301
[20]	Yao Z, Gong S, Fu J, Zhang Y S, Yao K L 2010 Solid State Commun. 150 2239
[21]
[22]
[23]	Watts S M, Wirth S, von Molnar S, Barry A, Coey J M D 2000 Phys. Rev. B 61 9621
[24]
[25]	Soeya S, Hayakawa J, Takahashi H, Ito K, Yamamoto C, Kida A, Asano H, Matsui M 2002 Appl. Phys. Lett. 80 823
[26]
[27]	Kato H, Okuda T, Okimoto Y, Tomioka Y, Takenoya Y, Ohkubo A, Kawasaki M, Tokuraa Y 2002 Appl. Phys. Lett. 81 328
[28]	Soulen R J Jr, Byers J M, Osofsky M S, Nadgorny B, Ambrose T, Cheng S F, Broussard P R, Tanaka C T, Nowak J, Moodera J S, Barry A, Coey J M D 1998 Science 282 85
[29]
[30]	Yu D B, Feng J F, Du Y S, Han X F, Yan H, Ying Q M, Zhang G C 2005 Acta Phys. Sin. 54 4903 (in Chinese) [于敦波、丰家峰、杜永胜、韩秀峰、严辉、应启明、张国成 2005 物理学报 54 4903]
[31]
[32]
[33]	Zhao J J, Qi X, Liu E K, Zhu W, Qian J F, Li G J, Wang W H, Wu G H 2011 Acta Phys. Sin. 60 047108 (in Chinese) [赵晶晶、祁欣、刘恩克、朱伟、钱金凤、李贵江、王文洪、吴光恒 2011 物理学报 60 047108]
[34]
[35]	Sakuraba Y, Hattori M, Oogane M, Ando Y, Kato H, Sakuma A, Miyazaki T, Kubota H 2006 Appl. Phys. Lett. 88 192508
[36]
[37]	Akinga H, Manago T, Shirai M 2000 Jpn. J. Appl. Phys. 39 L1118
[38]	Zhao J H, Matsukura F, Takamura K, Abe E, Chiba D, Ohno H 2001 Appl. Phys. Lett. 79 2776
[39]
[40]	Liu B G 2003 Phys. Rev. B 67 172411
[41]
[42]
[43]	Wolf S A, Awsclom D D, Buhrman R A, Daughton J M, von Molnar S, Roukes M L, Chtchelkanova A Y, Treger D M 2001 Science 294 1488
[44]
[45]	Zntic I, Fabian J, Sarma S D 2004 Rev. Mod. Phys. 76 323
[46]	Naber W J M, Faez S, Gvan der Wie W 2007 J. Phys. D 40 R205
[47]
[48]	Deng J J, Zhao J H, Bi J F, Niu Z C, Yang F H, Wu X G, Zheng H Z 2006 J. Appl. Phys. 99 093902
[49]
[50]
[51]	Mavropoulos P, Galanakis I 2007 J. Phys.: Condens. Matter 19 315221
[52]
[53]	Blaha P, Schwarz K, Soarntin P, Trickey S B 1990 Comput. Phys. Commun. 59 399
[54]	Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865
[55]
[56]	Galanakis I, Mavropoulos P 2003 Phys. Rev. B 67 104417
[57]
[58]	Sasıoglu E, Galanakis I, Sandratskii L M, Bruno P 2005 J. Phys.: Condens. Matter 17 3915
[59]

施引文献

[1]	de Groot R A, Mueller F M, van Engen P G, Buschow K H J 1983 Phys. Rev. Lett. 50 2024
[2]	Yanase A, Siratori K 1984 J. Phys. Soc. Jpn. 53 312
[3]
[4]
[5]	Zhang M, Dai X, Hu H, Liu G, Cui Y, Liu Z, Chen J, Wang J, Wu G 2003 J. Phys.: Condens. Matter 15 7891
[6]	Galanakis I 2004 J. Phys.: Condens. Matter 16 3089
[7]
[8]
[9]	Schwarz K 1986 J. Phys. F 16 L211
[10]	Xie W H, Xu Y Q, Liu B G 2003 Phys. Rev. Lett. 91 037204
[11]
[12]	Ozdogan K, Galanakis I, Sasıoglu E, Aktas B 2006 J. Phys.: Condens. Matter 18 2905
[13]
[14]	Galanakis I, Dederichs P H, Papanikolaou N 2002 Phys. Rev. B 66 134428
[15]
[16]
[17]	Kobayashi K I, Kimura T, Sawada H, Terakura K, Tokura Y 1998 Nature 395 677
[18]
[19]	Yao K L, Gao G Y, Liu Z L, Zhu L 2005 Solid State Commun. 133 301
[20]	Yao Z, Gong S, Fu J, Zhang Y S, Yao K L 2010 Solid State Commun. 150 2239
[21]
[22]
[23]	Watts S M, Wirth S, von Molnar S, Barry A, Coey J M D 2000 Phys. Rev. B 61 9621
[24]
[25]	Soeya S, Hayakawa J, Takahashi H, Ito K, Yamamoto C, Kida A, Asano H, Matsui M 2002 Appl. Phys. Lett. 80 823
[26]
[27]	Kato H, Okuda T, Okimoto Y, Tomioka Y, Takenoya Y, Ohkubo A, Kawasaki M, Tokuraa Y 2002 Appl. Phys. Lett. 81 328
[28]	Soulen R J Jr, Byers J M, Osofsky M S, Nadgorny B, Ambrose T, Cheng S F, Broussard P R, Tanaka C T, Nowak J, Moodera J S, Barry A, Coey J M D 1998 Science 282 85
[29]
[30]	Yu D B, Feng J F, Du Y S, Han X F, Yan H, Ying Q M, Zhang G C 2005 Acta Phys. Sin. 54 4903 (in Chinese) [于敦波、丰家峰、杜永胜、韩秀峰、严辉、应启明、张国成 2005 物理学报 54 4903]
[31]
[32]
[33]	Zhao J J, Qi X, Liu E K, Zhu W, Qian J F, Li G J, Wang W H, Wu G H 2011 Acta Phys. Sin. 60 047108 (in Chinese) [赵晶晶、祁欣、刘恩克、朱伟、钱金凤、李贵江、王文洪、吴光恒 2011 物理学报 60 047108]
[34]
[35]	Sakuraba Y, Hattori M, Oogane M, Ando Y, Kato H, Sakuma A, Miyazaki T, Kubota H 2006 Appl. Phys. Lett. 88 192508
[36]
[37]	Akinga H, Manago T, Shirai M 2000 Jpn. J. Appl. Phys. 39 L1118
[38]	Zhao J H, Matsukura F, Takamura K, Abe E, Chiba D, Ohno H 2001 Appl. Phys. Lett. 79 2776
[39]
[40]	Liu B G 2003 Phys. Rev. B 67 172411
[41]
[42]
[43]	Wolf S A, Awsclom D D, Buhrman R A, Daughton J M, von Molnar S, Roukes M L, Chtchelkanova A Y, Treger D M 2001 Science 294 1488
[44]
[45]	Zntic I, Fabian J, Sarma S D 2004 Rev. Mod. Phys. 76 323
[46]	Naber W J M, Faez S, Gvan der Wie W 2007 J. Phys. D 40 R205
[47]
[48]	Deng J J, Zhao J H, Bi J F, Niu Z C, Yang F H, Wu X G, Zheng H Z 2006 J. Appl. Phys. 99 093902
[49]
[50]
[51]	Mavropoulos P, Galanakis I 2007 J. Phys.: Condens. Matter 19 315221
[52]
[53]	Blaha P, Schwarz K, Soarntin P, Trickey S B 1990 Comput. Phys. Commun. 59 399
[54]	Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865
[55]
[56]	Galanakis I, Mavropoulos P 2003 Phys. Rev. B 67 104417
[57]
[58]	Sasıoglu E, Galanakis I, Sandratskii L M, Bruno P 2005 J. Phys.: Condens. Matter 17 3915
[59]

[1]	王少霞, 赵旭才, 潘多桥, 庞国旺, 刘晨曦, 史蕾倩, 刘桂安, 雷博程, 黄以能, 张丽丽. 过渡金属(Cr, Mn, Fe, Co)掺杂对TiO₂磁性影响的第一性原理研究. 物理学报, 2020, 69(19): 197101. doi: 10.7498/aps.69.20200644
[2]	杨艳敏, 李佳, 马洪然, 杨广, 毛秀娟, 李聪聪. Co₂-基Heusler合金Co₂FeAl_1–xSi_x(x = 0.25, x = 0.5, x = 0.75)的结构、电子结构及热电特性的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(4): 046101. doi: 10.7498/aps.68.20181641
[3]	王鑫, 李桦, 董正超, 仲崇贵. 二维应变作用下超导薄膜LiFeAs的磁性和电子性质. 物理学报, 2019, 68(2): 027401. doi: 10.7498/aps.68.20180957
[4]	卢奕宏, 柯聪明, 付明明, 吴志明, 康俊勇, 张纯淼, 吴雅苹. 单层GaSe表面Fe原子吸附体系电子自旋性质调控. 物理学报, 2017, 66(16): 166301. doi: 10.7498/aps.66.166301
[5]	齐伟华, 马丽, 李壮志, 唐贵德, 吴光恒. 金属价电子结构对磁性和电输运性质的影响. 物理学报, 2017, 66(2): 027101. doi: 10.7498/aps.66.027101
[6]	姚仲瑜, 孙丽, 潘孟美, 孙书娟. 第一性原理研究semi-Heusler合金CoCrTe和CoCrSb的半金属性和磁性. 物理学报, 2016, 65(12): 127501. doi: 10.7498/aps.65.127501
[7]	黄有林, 侯育花, 赵宇军, 刘仲武, 曾德长, 马胜灿. 应变对钴铁氧体电子结构和磁性能影响的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(16): 167502. doi: 10.7498/aps.62.167502
[8]	魏哲, 袁健美, 李顺辉, 廖建, 毛宇亮. 含空位二维六角氮化硼电子和磁性质的密度泛函研究. 物理学报, 2013, 62(20): 203101. doi: 10.7498/aps.62.203101
[9]	程志梅, 王新强, 王风, 鲁丽娅, 刘高斌, 段壮芬, 聂招秀. 三元化合物ZnCrS2电子结构和半金属铁磁性的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(9): 096301. doi: 10.7498/aps.60.096301
[10]	张富春, 张威虎, 董军堂, 张志勇. Cr掺杂ZnO纳米线的电子结构和磁性. 物理学报, 2011, 60(12): 127503. doi: 10.7498/aps.60.127503
[11]	罗礼进, 仲崇贵, 方靖淮, 赵永林, 周朋霞, 江学范. Heusler合金Mn2 NiAl的电子结构和磁性对四方畸变的响应及其压力响应. 物理学报, 2011, 60(12): 127502. doi: 10.7498/aps.60.127502
[12]	文黎巍, 王玉梅, 裴慧霞, 丁俊. Sb系half-Heusler合金磁性及电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047110. doi: 10.7498/aps.60.047110
[13]	赵晶晶, 祁欣, 刘恩克, 朱伟, 钱金凤, 李贵江, 王文洪, 吴光恒. Co50Fe25-xMnxSi25系列合金的结构、磁性和半金属性研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047108. doi: 10.7498/aps.60.047108
[14]	潘洪哲, 徐明, 陈丽, 孙媛媛, 王永龙. 单层正三角锯齿型石墨烯量子点的电子结构和磁性. 物理学报, 2010, 59(9): 6443-6449. doi: 10.7498/aps.59.6443
[15]	张瑜, 刘拥军, 刘先锋, 江学范. 双钙钛矿SrKFeWO6的电子结构与磁性. 物理学报, 2010, 59(5): 3432-3437. doi: 10.7498/aps.59.3432
[16]	顾娟, 王山鹰, 苟秉聪. Au和3d过渡金属元素混合团簇结构、电子结构和磁性的研究. 物理学报, 2009, 58(5): 3338-3351. doi: 10.7498/aps.58.3338
[17]	张加宏, 马荣, 刘甦, 刘楣. 掺杂MgCNi3超导电性和磁性的第一性原理研究. 物理学报, 2006, 55(9): 4816-4821. doi: 10.7498/aps.55.4816
[18]	施一生. Fe1-xPdx合金电子结构和磁性的理论研究. 物理学报, 2003, 52(4): 993-998. doi: 10.7498/aps.52.993
[19]	祝传刚, 徐彭寿, 陆尔东, 徐法强, 潘海斌. CH3CSNH2钝化对铁磁金属与GaAs界面扩散的影响. 物理学报, 2001, 50(11): 2212-2216. doi: 10.7498/aps.50.2212
[20]	谭明秋, 陶向明, 何军辉. SrRuO3的电子结构与磁性研究. 物理学报, 2001, 50(11): 2203-2207. doi: 10.7498/aps.50.2203

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