5d过渡金属原子掺杂六方氮化铝单层的磁性及自旋轨道耦合效应:可能存在的二维长程磁有序

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杨明宇, 杨倩, 张勃, 张旭, 蔡颂, 薛玉龙, 周铁戈. 2017: 5d过渡金属原子掺杂六方氮化铝单层的磁性及自旋轨道耦合效应:可能存在的二维长程磁有序, 物理学报, 66(6): 67-75. doi: 10.7498/aps.66.063102
引用本文: 杨明宇, 杨倩, 张勃, 张旭, 蔡颂, 薛玉龙, 周铁戈. 2017: 5d过渡金属原子掺杂六方氮化铝单层的磁性及自旋轨道耦合效应:可能存在的二维长程磁有序, 物理学报, 66(6): 67-75. doi: 10.7498/aps.66.063102
Yang Ming-Yu, Yang Qian, Zhang Bo, Zhang Xu, Cai Song, Xue Yu-Long, Zhou Tie-Ge. 2017: Electronic structures, magnetic properties and spin-orbital coupling effects of aluminum nitride monolayers doped by 5d transition metal atoms:possible two-dimensional long-range magnetic orders, Acta Physica Sinica, 66(6): 67-75. doi: 10.7498/aps.66.063102
Citation: Yang Ming-Yu, Yang Qian, Zhang Bo, Zhang Xu, Cai Song, Xue Yu-Long, Zhou Tie-Ge. 2017: Electronic structures, magnetic properties and spin-orbital coupling effects of aluminum nitride monolayers doped by 5d transition metal atoms:possible two-dimensional long-range magnetic orders, Acta Physica Sinica, 66(6): 67-75. doi: 10.7498/aps.66.063102

5d过渡金属原子掺杂六方氮化铝单层的磁性及自旋轨道耦合效应:可能存在的二维长程磁有序

Electronic structures, magnetic properties and spin-orbital coupling effects of aluminum nitride monolayers doped by 5d transition metal atoms:possible two-dimensional long-range magnetic orders

  • 摘要: 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了5d过渡金属原子(Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au和Hg)取代六方氮化铝单层中的Al原子的几何结构、电子结构、磁性性质、铁磁态与反铁磁态能量差(EFM?EAFM)以及自旋轨道耦合效应导致的磁各向异性.研究发现Hg掺杂的体系中,5d金属原子和最邻近的N原子的键长最大,平均值为2.093?,之后依次是Au,Hf,Pt,Ta和Ir.态密度结果显示掺杂体系的禁带中出现明显的杂质能级,给出了掺杂体系的总磁矩以及自旋密度的分布.对于EFM?EAFM,Hf,Re,Pt和Au四种原子的掺杂在4×8超胞中到达最大值,分别为?187.2563,286.2320,?48.0637和?61.7889 meV.磁各向异性结果中,Re掺杂的磁各向异性最大,达到11.622 meV.结合以上结果,我们预测5d过渡金属原子掺杂六方氮化铝单层可能存在二维长程磁有序.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-03-30

5d过渡金属原子掺杂六方氮化铝单层的磁性及自旋轨道耦合效应:可能存在的二维长程磁有序

  • 南开大学电子信息与光学工程学院,天津,300350

摘要: 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了5d过渡金属原子(Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au和Hg)取代六方氮化铝单层中的Al原子的几何结构、电子结构、磁性性质、铁磁态与反铁磁态能量差(EFM?EAFM)以及自旋轨道耦合效应导致的磁各向异性.研究发现Hg掺杂的体系中,5d金属原子和最邻近的N原子的键长最大,平均值为2.093?,之后依次是Au,Hf,Pt,Ta和Ir.态密度结果显示掺杂体系的禁带中出现明显的杂质能级,给出了掺杂体系的总磁矩以及自旋密度的分布.对于EFM?EAFM,Hf,Re,Pt和Au四种原子的掺杂在4×8超胞中到达最大值,分别为?187.2563,286.2320,?48.0637和?61.7889 meV.磁各向异性结果中,Re掺杂的磁各向异性最大,达到11.622 meV.结合以上结果,我们预测5d过渡金属原子掺杂六方氮化铝单层可能存在二维长程磁有序.

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