BN缺陷磁性的第一性原理研究

论文摘要

d0磁性是当今凝聚态物理磁学研究领域的热点问题之一。本文采用基于密度泛函理论的赝势方法,使用VASP软件包计算研究了含有空位的BN体系的电子结构和磁性。对含有一个空位的超晶胞构成的立方结构、纤锌矿结构、六角结构和菱形结构的BN体系,研究表明:含有一个N空位的BN体系,GGA和GGA+U计算的超晶胞磁矩均为1.0μB;含有一个B空位的BN体系,体系也具有磁性。对c-BN,GGA和GGA+U计算的超晶胞磁矩均为3.0μB,对于w-BN、h-BN和r-BN,GGA和GGA+U计算的超晶胞磁矩分别为1.2和3.0μB、0.2和3.0μB、0.13和3.0μB。对含有两个N空位的超晶胞构成的立方结构的B72N70体系,GGA计算结果表明:N0-N2构型的基态为反铁磁态。GGA+U计算B72N70体系的基态均为反铁磁态。对于含有两个B空位的B70N72体系,GGA计算B0-B3构型的基态为铁磁态。GGA+U计算结果表明,B0-B2构型的基态由反铁磁态转变为铁磁态,B0-B3构型的基态仍为铁磁态。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 自旋电子学（Spintronics）
• 1.2 磁性半导体
• 0 磁性研究现状'>1.3 d⁰磁性研究现状
• 1.4 氮化硼简介
• 1.5 本论文的选题思路
• 第二章 基本理论
• 2.1 第一性原理（First-principles）
• 2.2 密度泛函理论（Density Functional Theory，DFT）
• 2.2.1 Hohenberg－Kohn 定理
• 2.2.2 Kohn－Sham 方程
• 2.2.3 局域密度近似（Local Spin Density Approximation,LDA）
• 2.2.4 广义梯度近似（Generalized Gradient Approximation, GGA）
• 2.3 自洽计算（Self-Consistent Field, SCF）
• 2.4 VASP 程序包简介
• 第三章 含有空位的BN 体系的磁性研究
• 3.1 模型构建
• 3.2 计算方法
• 3.3 本征BN 的计算结果与分析
• 3.3.1 立方BN
• 3.3.2 纤锌矿BN
• 3.4 超晶胞含有1 个N 空位的GGA 与GGA+U 计算的结果
• 32N₃₁ 体系电子结构和磁矩'>3.4.1 立方B₃₂N₃₁体系电子结构和磁矩
• 36N₃₅ 体系电子结构和磁矩'>3.4.2 纤锌矿B₃₆N₃₅体系电子结构和磁矩
• 36N₃₅ 体系电子结构和磁矩'>3.4.3 六角B₃₆N₃₅体系电子结构和磁矩
• 27N₂₆ 体系电子结构和磁矩'>3.4.4 菱形B₂₇N₂₆体系电子结构和磁矩
• 3.5 超晶胞含有1 个B 空位的GGA 与GGA+U 计算的结果
• 31N₃₂ 体系电子结构和磁矩'>3.5.1 立方B₃₁N₃₂体系电子结构和磁矩
• 35N₃₆ 体系电子结构和磁矩'>3.5.2 纤锌矿B₃₅N₃₆体系电子结构和磁矩
• 35N₃₆ 体系电子结构和磁矩'>3.5.3 六角B₃₅N₃₆体系电子结构和磁矩
• 26N₂₇ 体系电子结构和磁矩'>3.5.4 菱形B₂₆N₂₇体系电子结构和磁矩
• 3.6 磁耦合
• 3.6.1 氮空位的磁耦合
• 3.6.2 硼空位的磁耦合
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• Abstract