金属硫族基化合物中二维多铁性的理论分析
发布时间：2021-12-18 20:54
多铁材料集多种铁序于一身,在信息存储、高效能电子器件等领域有着广阔的应用前景。随着近年来对二维材料研究的兴起,二维多铁材料因其有望解决半导体器件进一步小型化而产生的量子遂穿和热耗散问题而得到广泛关注。但是现实中完美的二维多铁材料尤其是同时具备铁电性和铁磁性的二维多铁材料十分罕见。在二维材料中如何通过掺杂、原子修饰、缺陷等手段来对材料进行改性,使其成为同时具有铁电性、铁磁性、半导体性等优良特性的功能材料就成了当前低维多铁材料研究的重要方向。最近,已经有试验通过Fe掺杂Sn S2获得了铁磁性（Nature Communication2017,8,1958）,同时也有很多通过氢原子、卤素原子修饰等方式在二维材料中引入铁序的工作被报导。本文通过第一性原理计算在理论上验证了可以分别通过3D过渡金属掺杂和卤素原子（F,Cl,Br）修饰在第IV主族金属硫族化合物（Sn S,Sn Se,Ge S,Ge Se）中实现“三铁性”多铁材料（铁电、铁磁/反铁磁、铁弹）,并分析了其铁性之间的相互耦合以及相互调控的机制,给出了其作为非易失性存储器件的电“写”磁“读”的实现方式。本文主要从以下方面展开叙述:第一章中...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多铁材料中常见铁序之间的相互作用关系
图 3-5 MX(GeSe, GeS, SnS, SnSe) 掺杂后体系呈铁磁性的能带结构，红色的线和黑色的线分别代表不同的自旋方向。费米面附近有个小劈裂，主要由 Se 的 p 轨道贡献。以上分析说明系统的铁磁基态可能主要是由于比较强的 p-d 杂化耦合作用造成的。同样，在 (V)GeSe 的总态密度图中，在费米面附近有一个明显的自旋劈裂，说明其整体具有磁性。而 V 原子的态密度主要有 d 轨道贡献且在费米面附近有一个很强的劈裂，而 Se 原子的 p 轨道在费米面附近有一个劈裂。(V)GeSe 的铁磁性同样由于其较强的 p-d 杂化造成的。在二维半导体材料中掺杂金属原子同样可以具有 p/n 型掺杂的作用。例如，对SnS 单层进行 Hirshfeld 电荷分析，我们发现每个 Sn 原子大约带 0.26e 的电荷。当对其进行 V 的替代掺杂后，(V)SnS 中 V 原子大约带 0.09e 的电荷，本质上与 p 型掺杂30
Cr/V掺杂GeSe的TDOS和PDOS图，
本文编号：3543153
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多铁材料中常见铁序之间的相互作用关系
图 3-5 MX(GeSe, GeS, SnS, SnSe) 掺杂后体系呈铁磁性的能带结构，红色的线和黑色的线分别代表不同的自旋方向。费米面附近有个小劈裂，主要由 Se 的 p 轨道贡献。以上分析说明系统的铁磁基态可能主要是由于比较强的 p-d 杂化耦合作用造成的。同样，在 (V)GeSe 的总态密度图中，在费米面附近有一个明显的自旋劈裂，说明其整体具有磁性。而 V 原子的态密度主要有 d 轨道贡献且在费米面附近有一个很强的劈裂，而 Se 原子的 p 轨道在费米面附近有一个劈裂。(V)GeSe 的铁磁性同样由于其较强的 p-d 杂化造成的。在二维半导体材料中掺杂金属原子同样可以具有 p/n 型掺杂的作用。例如，对SnS 单层进行 Hirshfeld 电荷分析，我们发现每个 Sn 原子大约带 0.26e 的电荷。当对其进行 V 的替代掺杂后，(V)SnS 中 V 原子大约带 0.09e 的电荷，本质上与 p 型掺杂30
Cr/V掺杂GeSe的TDOS和PDOS图，
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