3d过渡金属Co掺杂核壳结构硅纳米线的第一性原理研究

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廖建, 谢召起, 袁健美, 黄艳平, 毛宇亮. 2014: 3d过渡金属Co掺杂核壳结构硅纳米线的第一性原理研究, 物理学报, null(16): 163101. doi: 10.7498/aps.63.163101
引用本文: 廖建, 谢召起, 袁健美, 黄艳平, 毛宇亮. 2014: 3d过渡金属Co掺杂核壳结构硅纳米线的第一性原理研究, 物理学报, null(16): 163101. doi: 10.7498/aps.63.163101
Liao Jian, Xie Zhao-Qi, Yuan Jian-Mei, Huang Yan-Ping, Mao Yu-Liang. 2014: First-principles study of 3d transition metal Co dop ed core-shell silicon nanowires, Acta Physica Sinica, null(16): 163101. doi: 10.7498/aps.63.163101
Citation: Liao Jian, Xie Zhao-Qi, Yuan Jian-Mei, Huang Yan-Ping, Mao Yu-Liang. 2014: First-principles study of 3d transition metal Co dop ed core-shell silicon nanowires, Acta Physica Sinica, null(16): 163101. doi: 10.7498/aps.63.163101

3d过渡金属Co掺杂核壳结构硅纳米线的第一性原理研究

First-principles study of 3d transition metal Co dop ed core-shell silicon nanowires

  • 摘要: 基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了横截面为五边形和六边形的核壳结构硅纳米线的过渡金属Co原子替代掺杂。通过比较形成能发现,核心位置掺杂、壳层单链掺杂以及外壳层全替代掺杂的硅纳米线都具有稳定性,其中核心位置掺杂结构的稳定性最高。掺杂体系均呈现金属性,随着掺杂浓度的增加,电导通道数增加。 Co原子掺杂的硅纳米线呈现铁磁性,具有磁矩。 Bader电荷分析表明,电荷从Si原子转移至过渡金属Co原子。与自由态时过渡金属Co原子的磁矩相比,体系中Co原子的磁矩有所降低,这主要是由Co原子4s轨道向3d/4p轨道的电荷转移以及4s,3d,4p的上自旋电子转移至下自旋导致的。
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出版历程
  • 刊出日期:  2014-08-30

3d过渡金属Co掺杂核壳结构硅纳米线的第一性原理研究

  • 湘潭大学材料与光电物理学院,微纳能源材料与器件湖南省重点实验室,湘潭 411105
  • 湘潭大学数学与计算科学学院,科学工程计算与数值仿真湖南省重点实验室,湘潭 411105

摘要: 基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了横截面为五边形和六边形的核壳结构硅纳米线的过渡金属Co原子替代掺杂。通过比较形成能发现,核心位置掺杂、壳层单链掺杂以及外壳层全替代掺杂的硅纳米线都具有稳定性,其中核心位置掺杂结构的稳定性最高。掺杂体系均呈现金属性,随着掺杂浓度的增加,电导通道数增加。 Co原子掺杂的硅纳米线呈现铁磁性,具有磁矩。 Bader电荷分析表明,电荷从Si原子转移至过渡金属Co原子。与自由态时过渡金属Co原子的磁矩相比,体系中Co原子的磁矩有所降低,这主要是由Co原子4s轨道向3d/4p轨道的电荷转移以及4s,3d,4p的上自旋电子转移至下自旋导致的。

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