低维纳米自旋电子材料的第一性原理研究
[Abstract]:Spintronic devices use the spin of electrons to store, transport and deal with information. In the past few decades, a wide range of attention has been made in the field of science and industry. Practical spintronic devices require high spin polarization, Curie temperature and large magnetocrystalline anisotropy. Research and its application are an important subject in condensed matter physics and material science. The key to the realization of spintronic devices on nanoscale is the study of low dimensional ferromagnetic crystals with the above properties. With the rapid development of graphene and the unique and diverse electronic structure of low dimensional materials, the researchers have studied the low dimensional semi metal materials. Interest has been increasing exponentially. But because it is difficult to observe the apparent magnetism in the carbon material, as a choice, the inorganic material of the two-dimensional graphene structure has attracted people's interest. The metal organic frame material (MOFs) is a porous zeolite polymer assembled by the metal and multi tooth organic units through the coordination bond. It can form the form. A one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional structure is widely studied. In the design of MOFs materials, a variety of properties will be produced according to the selected metal species, the size and structure of the ligand, or the spatial position. In recent years, with the development of the density functional theory and the related numerical algorithms, the method of first principle is adopted. The design and study of magnetic materials at atomic scale has become an important research method. In this paper, we use the method of first principle calculation to study the basic electronic structure and magnetic properties of the theoretically predicted low dimensional nanomaterials. This paper is divided into six chapters, including three parts. The first chapter, the first chapter, briefly introduces the density. Functional theory. The second part includes second, third, four, five chapters. The basic properties of low dimensional nanomaterials are mainly introduced. The third part introduces the ferroelectric and ferromagnetism of the formate [nH4][m (HCOO) 3]. The first chapter introduces the development of the density functional theory. First, the adiabatic approximation of quantum mechanics and the near Hartree-Fock are introduced. Yes, then the Hohenberg-Kohn theory, the Kohn-Sham equation, the exchange of the related energy functional and the common software package for computing. In the last part, we have made a specific introduction to the method of calculating the electrode of the Berry Phase theory. The second chapter introduces the electrical properties and magnetism of the new two-dimensional structure Fe2Si. In this work, the first character is based on the first nature. Principle calculation and molecular dynamics simulation (AIMD), we constructed the Fe2Si material of graphene like structure. The results show that the single layer Fe2Si crystal is ferromagnetic semi metal, and the structure can be stable at high temperature of up to 1200K. It has about 780K Curie temperature and considerable magnetic properties. These properties make the single layer Fe2Si in spin electricity. The third chapter mainly uses the hybrid functional HSE06 to calculate the electronic structure and magnetic properties of the single layer NbS2. Unlike the results of the PBE functional calculation, the calculation of HSE06 shows that the single layer NbS2 is a narrow band gap bipolar magnetic semiconductor, and the different types of carrier doping and application are studied. Changes in the properties of electronic structures. In the fourth chapter, the basic electronic properties and structural stability of the monolayer CrOX stripped from the CrOX (X=Cl, Br) body phase structure are simply calculated. The fifth chapter mainly calculates the one-dimensional metal organic frame structure metal -1,2,4,5 benzene four amine and the molecular nanowires of 1,2,4,5 phenol. The first principle is used. The stability of these nanowires and the properties of the electronic structure are studied. The results show that the structure of these nanowires is stable and the properties of semiconductors. In addition, we also analyze the effect of carrier doping on the electronic structure. In the sixth chapter, the ferroelectric polarization of the metal formate frame [NH4][M (HCOO) 3][M=Sc-Zn] is studied. First, based on the calculation of the first principle, we have analyzed the cause of the [NH4][Zn (HCOO) 3] ferroelectric phenomenon and the change of the electrode value and total energy during the phase to ferroelectric phase transition. Then, the ferroelectric polarization and the properties of the electronic structure and the magnetic properties of each structure are calculated and analyzed, except for the [NH4][Z. Besides n (HCOO) 3], other structures are materials with both magnetic and ferroelectric properties.
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O641.4;TB383.1
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本文编号:2120872
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