二维本征磁体电子结构和磁耦合机制的理论研究

发布时间：2023-06-15 21:41

　　二维本征磁体是自旋电子器件和拓扑材料的关键。目前二维本征磁体磁有序温度远低于室温,限制了其实际应用。本文利用密度泛函理论,研究二维本征磁体电子结构并揭示其磁耦合机制。在此基础上,通过合理的改性方法,对磁有序温度进行调控,实现室温极化输运。取得的主要研究成果如下:(1)剥离能的计算表明:二维CrBr3晶格可从其体相剥离,基态为铁磁半导体。为提高磁有序温度,设计了载流子掺杂、点缺陷和面内应力改性。其中,载流子掺杂和拉伸应力有利于增强铁磁耦合,提高居里温度(Tc)。电子结构计算发现,Cr空位及应力+载流子掺杂共同作用可以实现绝缘体-半金属转变。同时存在Cr和Br空位时,半金属性依赖缺陷相对位置。(2)预测了二维VI3晶格的电、磁性质,发现非化学计量比的V是体系表现绝缘性的主要原因。电子结构分析发现I 5p的空穴对其铁磁耦合作用至关重要,并提出了该体系的磁耦合机制:沿dx2y2-px,py-dx2y2路径的pdσ杂化。I缺陷可以有效提高居里温度至室温以上(419K),原因是I缺陷使体系保留pdσ杂化的同时引发了另一条巡游铁磁路径dx2y2-px-dx2y2。因此I缺陷体系表现出室温半金属性。(...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 二维本征磁性材料
        1.1.1 二维材料简介
        1.1.2 二维非磁性材料的磁化
        1.1.3 二维本征磁性材料的研究现状
    1.2 半金属
        1.2.1 半金属简介
        1.2.2 二维本征磁体半金属改性的研究现状
    1.3 选题依据和研究内容
第2章 理论方法简介
    2.1 多粒子体系薛定谔方程
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理及Kohn-Sham方程
        2.2.2 交换关联泛函
        2.2.3 自旋轨道耦合
    2.3 计算软件简介
        2.3.1 VASP软件
        2.3.2 声子谱计算(Phonopy)
        2.3.3 磁有序温度计算(MC solver软件)
第3章 二维CrBr₃体系电磁性质的理论研究
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 体相CrBr₃晶格
        3.3.2 二维CrBr₃晶格
        3.3.3 空位
        3.3.4 载流子掺杂
        3.3.5 双轴应力
    3.4 本章小结
第4章 二维VI₃体系电磁性质的理论研究
    4.1 引言
    4.2 计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 二维VI₃晶格
            4.3.1.1 二维VI₃的晶体结构
            4.3.1.2 二维 VI₃的电、磁性质
            4.3.1.3 二维VI₃的磁耦合来源
            4.3.1.4 二维VI₃的居里温度
        4.3.2 I缺陷
        4.3.3 Li吸附
        4.3.4 应力
        4.3.5 磁各向异性
    4.4 本章小结
第5章 二维Cr_0.5Ni_0.5Cl₃ 体系电磁性质的理论研究
    5.1 引言
    5.2 计算方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 体相Cr_0.5Ni_0.5Cl₃ 晶格
        5.3.2 二维Cr_0.5Ni_0.5Cl₃ 晶格
        5.3.3 缺陷对二维Cr_0.5Ni_0.5Cl₃ 磁基态的影响
        5.3.4 缺陷对二维Cr_0.5Ni_0.5Cl₃ 电子结构的影响
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
附录



本文编号：3833725