Al掺杂和空位对ZnO磁性影响的第一性原理研究

发布时间：2018-03-05 00:08

  本文选题：Al掺杂和空位　切入点：ZnO　出处：《物理学报》2017年06期 　论文类型：期刊论文

【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.
[Abstract]:The magnetic source and mechanism of Al doped and Zn vacancies in ZnO or Al doped and O vacancies in ZnO are controversial. In this paper, the generalized gradient approximation (GGA U) plane wave ultra-soft pseudopotential method based on the spin density functional theory is used to study it by first principles. It is found that there is no magnetic Al doping and Zn vacancy in ZnO, and the magnetic source is mainly the hole produced by Zn vacancy. The formation energy of doping system is the lowest when Al doped and Zn vacancy are doped in ZnO or Al doped and O vacancy in ZnO are near to Zn vacancy and Zn vacancy or O vacancy is close to the relative position of Zn vacancy or O vacancy, the formation energy of the doping system is the lowest when the O 2p state and Zn 4s state are exchanged near the Zn vacancy, then the formation energy of the doping system is the lowest when Al doping and O vacancy are near to Zn vacancy or O vacancy. The easier the doping and the vacancy, the higher the stability.
【作者单位】： 内蒙古工业大学理学院;内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室;上海海事大学文理学院;
【基金】：国家自然科学基金(批准号:61366008,61664007,11672175)资助的课题~~
【分类号】：TN304.21

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