Mo掺杂BN磁性第一性原理计算.pdfVIP

第 25卷 第 3期 甘 肃 科 学 学 报 V01．25 NO．3 2013年 9月 JournalofGansuSciences Sep．2013 Mo掺杂 BN磁性第一性原理计算 韩雨红 ，王 青 (兰州理工大学 理学 院，甘肃 兰州 730050) 摘 要 ： 利用LDA+U进行优化，在广义梯度近似下 (GGA)采用第一性原理平面波赝势方法，对 Mo掺 杂的闪锌矿稀磁半导体 B…MoN(一0．0625，0．125)的电子结构和磁性进行 了研 究．结果 表 明，掺入磁性过渡金属 Mo后的BN 明显呈现 出半金属特征 ，Mo原子在较小的掺 杂浓度下构成 了 中间带隙的深层能级，使得原胞 中Mo原子的局域磁矩约3．0p．B，并且不随杂质浓度变化而改变．在 B MoN(z一0．0625，0．125)体 系多种替位构形 中，N220型的Mo—Mo铁磁耦合态最稳定，其铁磁 性主要是由双交换机制引起 ，这对在半导体工业中实现 自旋栽流子注入具有一定的理论价值． 关键词 ： 第一性原理；稀磁半导体；磁性质；电子结构 中图分类号 ： 0472．5 文献标志码 ： A 文章编号 ：1004—0366(2013)03—0051-04 TheFirst--PrinciplesCalculationsofM agneticPropertiesinM o。-DopedBN HAN Yu—hongWANG Qing (SchoolofSciences，LanzhouuniversityofTechnology，Lanzhou730050，China) Abstract： TheelectronicstructureandmagneticpropertiesofMo—dopedblendeDMS B1… MoN (z一 0．0625，0．125)wereinvestigatedbythefirst—principlesplanewavepseudopotentia1methodwiththegener— alizedgradientapproximation．ItiSshownthatM o—dopedblendeBN hasclearhalf—metalliccharacteristics， M oatomsin adiluteconcentrationform deeplevelsofthemidgap，and thelocalmagneticmomentofMo atomsinthecellatom isabout3．0uB anddoesnotchangewiththechangeofdopedconcentration．In the variousconfigurationsofBl—M oN (x一0．125)theM o—MoferromagneticcouplingstateofN220configura— tionisthemoststableanditsferromagneticpropertiesresultfrom thedouble—exchangemechanism ，which istheoreticallyusefulforspincarrierinectioninthesemiconductorindustry． Keywords： firstprinciples；dilutedmagneticsemiconductor；magneticproperties；electronicstructure BN的B和 N元素分别处在元素周期表中Ⅲ族 学性能、电介质等方面，而在光学和磁学方面的研究 和 v族元 素 的第一栏 ，是宽带 隙、强 键能半 导 比较少．2002年 Yang等 ]报告 了cr掺杂 AIN薄 体 口，z]，BN取闪锌矿结构 ，闪锌矿结构具有高熔点 、 膜实验在 340K高温以上显示铁磁性 ，2006年 Das 高热导 、超硬度 等 良好的机械和热学性质