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Ga1–xCrxSb(x=0.25,0.50,0.75)磁学和 光学性质的第一性原理研究

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王闯, 赵永红, 刘永. 2019: Ga1–xCrxSb(x=0.25,0.50,0.75)磁学和 光学性质的第一性原理研究, 物理学报, 68(17): 205-214. doi: 10.7498/aps.68.20182305
引用本文: 王闯, 赵永红, 刘永. 2019: Ga1–xCrxSb(x=0.25,0.50,0.75)磁学和 光学性质的第一性原理研究, 物理学报, 68(17): 205-214. doi: 10.7498/aps.68.20182305
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Wang Chuang, Zhao Yong-Hong, Liu Yong. 2019: First-principles calculations of magnetic and optical properties of Ga1–xCrxSb (x = 0.25, 0.50, 0.75), Acta Physica Sinica, 68(17): 205-214. doi: 10.7498/aps.68.20182305
Citation: Wang Chuang, Zhao Yong-Hong, Liu Yong. 2019: First-principles calculations of magnetic and optical properties of Ga1–xCrxSb (x = 0.25, 0.50, 0.75), Acta Physica Sinica, 68(17): 205-214. doi: 10.7498/aps.68.20182305
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Ga1–xCrxSb(x=0.25,0.50,0.75)磁学和 光学性质的第一性原理研究

  • 燕山大学理学院, 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室, 微结构材料物理河北省重点实验室, 秦皇岛 066004

  • 四川师范大学物理与电子工程学院, 计算科学中心, 成都 610068

First-principles calculations of magnetic and optical properties of Ga1–xCrxSb (x = 0.25, 0.50, 0.75)

  • 摘要: 随着高性能电子器件需求的日益增加,自旋电子学材料在材料研究和电子元件中具有重要地位,因为自旋电子学器件相比于传统半导体电子元件具有非易失性,低功耗和高集成度的优点.本文研究了Cr离子注入GaSb的电子性质、磁学和光学性质,采用基于密度泛函理论框架下的缀加投影平面波方法,利用广义梯度近似下电子交换关联泛函,考虑了Heyd-Scuseria-Ernzerhof(HSE06)杂化泛函计算进行电子能带带隙修正,首先对不同浓度Cr离子注入下的闪锌矿结构半导体GaSb形成的Ga1–xCrxSb(x=0.25,0.50,0.75)进行结构优化,计算了无磁、铁磁及反铁磁的基态能量,对比发现它们的基态均为铁磁态.对电子能带结构图分析发现,它们自旋向上的电子能带穿过费米面,而自旋向下的电子能带存在直接带隙,呈现铁磁半金属性质.同时在平衡晶格常数下具有整数倍玻尔磁矩,并在一定晶格变化范围内保持磁矩不变.同时发现它们在红外波段具有良好的吸收能力,这使得Ga1–xCrxSb在自旋电子学器件和红外光电器件中拥有潜在的应用前景.
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出版历程

Ga1–xCrxSb(x=0.25,0.50,0.75)磁学和 光学性质的第一性原理研究

  • 燕山大学理学院, 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室, 微结构材料物理河北省重点实验室, 秦皇岛 066004
  • 四川师范大学物理与电子工程学院, 计算科学中心, 成都 610068

摘要: 随着高性能电子器件需求的日益增加,自旋电子学材料在材料研究和电子元件中具有重要地位,因为自旋电子学器件相比于传统半导体电子元件具有非易失性,低功耗和高集成度的优点.本文研究了Cr离子注入GaSb的电子性质、磁学和光学性质,采用基于密度泛函理论框架下的缀加投影平面波方法,利用广义梯度近似下电子交换关联泛函,考虑了Heyd-Scuseria-Ernzerhof(HSE06)杂化泛函计算进行电子能带带隙修正,首先对不同浓度Cr离子注入下的闪锌矿结构半导体GaSb形成的Ga1–xCrxSb(x=0.25,0.50,0.75)进行结构优化,计算了无磁、铁磁及反铁磁的基态能量,对比发现它们的基态均为铁磁态.对电子能带结构图分析发现,它们自旋向上的电子能带穿过费米面,而自旋向下的电子能带存在直接带隙,呈现铁磁半金属性质.同时在平衡晶格常数下具有整数倍玻尔磁矩,并在一定晶格变化范围内保持磁矩不变.同时发现它们在红外波段具有良好的吸收能力,这使得Ga1–xCrxSb在自旋电子学器件和红外光电器件中拥有潜在的应用前景.

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