ZnO基稀磁半导体高温铁磁性及其缺陷调控机理

论文片段—的杂质Al能稳定ZnO:C铁磁性。相反,杂质Li的出现使得ZnO:C的铁磁性消失了。因此,在ZnO:C系统中磁性对实验条件的敏感性被用于理想的ZnO基稀磁半导体。关键词：稀磁半导体论文铁磁性论文ZnO论文密度泛函理论论文摘要4-5Abstract5-7第1章稀磁半导体论文,铁磁性论文,ZnO论文,密度泛函理论论文,
摘要：自旋电子学的发展,稀磁半导体兼容传统半导体以及具备同时操纵电荷和自旋的可能性,受到了各国科学家的广泛关注。,典型的稀磁半导体(例如:过渡金属元素Mn掺杂的GaAs/InAs)具有的铁磁居里温度(Tc﹤172K)。因此,在实现广泛应用的中遇到的最大难题是如何的从本质上提高稀磁半导体的铁磁居里温度(Tc)。有趣的是,在基于ZnO的稀磁半导体中理论预测了其存在室温铁磁性的可能性。这导致了近年来人们对ZnO基稀磁半导体的大量探索毕业论文免费下载。基于密度泛函理论的性原理计算方法研究了在杂质Cu和Ni共掺杂的ZnO半导体中铁磁性调制机理以及在非磁性元素C掺杂的ZnO半导体(ZnO:C)中磁性变化机理。其主要内容包括:研究了杂质Cu对Ni掺杂的ZnO体系(ZnO:Ni)铁磁性的调制机理。研究结果:在Cu掺杂的ZnO:Ni体系中,杂质Cu对Ni-Ni磁性作用具有一个远程的调制作用并且能地增强体系的铁磁稳定性。这样的调制对于提高ZnO基稀磁半导体的铁磁居里温度是非常有益的本科生毕业论文范文。的分析Cu在ZnO:Ni中诱导的磁矩对于铁磁稳定性的提高是必不可少的教师论文。自旋极化的Cu杂质类似于一个新增的通道地促进了Ni杂质之间自旋极化的渗透。因此,与ZnO:Ni体系相比,Cu和Ni共掺杂的ZnO半导体具有了更强的铁磁稳定性。其次研究了在非磁性元素C掺杂的ZnO半导体中由附加缺陷所导致的磁性变化机理。作为例子,主要探讨了空位缺陷对于ZnO:C磁性的影响。研究:Zn空位的存在地增加了C所导致的磁矩,O空位的存在抑制磁矩管理论文。这些磁矩的变化可以归咎于在C和空位之间的电荷转移以及他们之间的磁性作用。结果很好的解释了在试验中所观测到的变化的C磁矩(1.3μB-3.0μB)。为了能精确地调控ZnO:C的铁磁性,考虑了替位缺陷Li和Al调制的作用。研究:少量的杂质Al能稳定ZnO:C铁磁性。相反,杂质Li的出现使得ZnO:C的铁磁性消失了。因此,在ZnO:C系统中磁性对实验条件的敏感性被用于理想的ZnO基稀磁半导体。关键词：稀磁半导体论文铁磁性论文ZnO论文密度泛函理论论文
摘要4-5
Abstract5-7
第1章 绪论7-15

1.1 引言7-8

1.2 稀磁半导体磁性理论8

1.3 稀磁半导体的试验研究概况8-12

1.3.1 磁性3d 元素掺杂的ZnO9-11

1.3.2 sp 元素掺杂或具有空位缺陷的ZnO11-12

1.4 稀磁半导体的理论研究概况12-13

1.4.1 平均场齐纳模型12

1.4.2 束缚磁极化子模型12-13

1.4.3 基于性原理计算的能带模型13

1.5 选题背景与所做的工作13-15

第2章 理论研究方法15-21

2.1 单电子近似15-17

2.2 密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)简介17-19

2.3 赝势(Pseudopotential)方法19-21

第3章 Ni掺杂ZnO半导体的铁磁性及其非磁性Cu掺杂调制作用21-27

3.1 计算方法21-22

3.2 结果与讨论22-26

3.

2.1 Cu 和Ni 共掺ZnO 的铁磁性22-25

3.

2.2 Cu 和Ni 共掺ZnO 的电子结构25-26

3.3 小结26-27
第4章 C掺杂ZnO半导体的铁磁性及其空位和掺杂调制效应27-34

4.1 计算方法与模型27-28

4.2 结果与讨论28-33

4.

2.1 空位调制下C 的磁矩变化及C 磁矩变化的机制28-31

4.

2.2 替位杂质Li 和Al 调制ZnO:C 的磁性31-33

4.3 小结33-34
第5章 总结与展望34-36

5.1 工作总结34

5.2 工作展望34-36

参考文献36-41
致谢41-42
附录：攻读硕士学位期间发表的论文42