本文主要研究内容
作者王鹏（2019）在《低维金属有机化合物磁各向异性的第一性原理研究》一文中研究指出：信息技术是促使当前社会进步的一个重要推动力,随着各种新技术的出现,每天产生的数据都在呈指数级增长,人们对信息存储的需求也随之快速增长。当前使用最广泛的信息存储技术是磁性存储,其成本低,存储密度高,稳定性高,在众多领域得到应用。磁性存储是利用磁性材料作为存储介质,当每个存储单元保持特定方向磁化的磁化状态时,信息被存储在其中。磁存储介质需要有较大的磁各向异性来对抗热扰动等因素的影响,保持其磁化方向,使信息能够保持长期稳定。要提高磁性存储的密度,需要我们不断提高存储介质的磁各向异性,缩小单个存储单元的尺寸。当前的磁性存储正在朝着原子、分子(或团簇)的水平发展,其终极目标是实现单原子存储。磁各向异性主要来源于原子的自旋轨道耦合效应,过渡金属因为其未满的d轨道,且自旋轨道耦合较强,在磁性材料设计上潜力巨大。材料由块体到低维时,配位场发生巨大的变化,有利于增强其自旋轨道耦合作用,找到大的磁各向异性。本文利用第一性原理计算研究了低维有机材料支撑的5d过渡金属原子的磁各向异性,为设计低维磁性材料提供一些新的思路。首先研究了 5d过渡金属修饰的二维酞菁聚合物的磁性。对于单个金属原子修饰的体系(TM@Pc),Re原子修饰二维酞菁聚合物的磁各向异性能(MAE)高达20.7 meV。再用一个同核金属原子修饰,形成二聚体结构后,体系的易磁化轴会在平行于二维衬底和垂直二维衬底的方向切换。同时,在Os2@Pc和Ir2@Pc中发现了40 meV以上的磁各向异性能。我们分析了其电子结构,并讨论了它们的磁各向异性的来源。同时还讨论了其结构稳定性和磁耦合行为。其中的Re@Pc和Ir2@Pc有较高的居里温度,在磁存储器件上有着较大的应用潜力。接着,又研究了5d过渡金属修饰的二维卟啉聚合物的磁性。在W和Re原子修饰的二维卟啉中发现了大约24 meV的MAE。首次提出使用化学官能团修饰来调控二维金属有机材料的磁各向异性。当卟啉分子边缘的H原子被羟基和氨基取代后,Re修饰的维卟啉的MAE可以被增强到60 meV。对电子结构的分析表明,磁各向异性的增强可以被归因于取代基团引起的电荷重新分布和Re原子5d轨道能级的移动。报据计算,该体系的居里温度在200 K左右,稳定性也较好。化学官能团修饰为调控金属有机材料的磁各向异性提供了一个全新的思路。在二维金属有机Kagome晶格中也发现了较大的磁各向异性,分别研究了M3C12N12H12和M3C12O12两种晶格,其中Re3C12N12H12的MAE达到27.6 meV/atom。此外,这些材料还表现出强的铁磁耦合行为。通过蒙特卡洛模拟计算出W3C12O12的居里温度达到458 K,Re3C12N12H12的也达到291K。W3C12012还是一种自旋半金属材料,可以用于未来的自旋电子学器件。除了二维有机材料,磁性金属有机分子也是未来自旋电子学器件的候选材料。我们研究了基于5d过渡金属的茂合物(MCp2和M2Cp3)的磁各向异性。它们是由茂环(Cp)和过渡金属原子形成的三明治结构分子,能够为金属原子提供一个特殊的配位场,产生新的磁学性质。HfCp2和WCp2表现出了倾向于垂直于茂环平面的磁各向异性,MAE达到10 meV左右。我们进一步研究了三层过渡金属茂合物(M2Cp3)的磁各向异性,在Ta2Cp3中发现了超过60 meV的MAE。茂合物组成的变化,导致Ta原子受到的配位场发生变化,能级劈裂并发生移动,体系的MAE相比双层增强了很多。本论文通过在低维金属有机材料中改变过渡金属原子的配位环境,增强其自旋轨道耦合作用,设计出具有较大的磁各向异性的稳定结构,为未来的高密度磁性存储和自旋电子学器件找到一些可能的候选材料,对于设计新型磁性材料也有一定的指导意义。
Abstract
xin xi ji shu shi cu shi dang qian she hui jin bu de yi ge chong yao tui dong li ,sui zhao ge chong xin ji shu de chu xian ,mei tian chan sheng de shu ju dou zai cheng zhi shu ji zeng chang ,ren men dui xin xi cun chu de xu qiu ye sui zhi kuai su zeng chang 。dang qian shi yong zui an fan de xin xi cun chu ji shu shi ci xing cun chu ,ji cheng ben di ,cun chu mi du gao ,wen ding xing gao ,zai zhong duo ling yu de dao ying yong 。ci xing cun chu shi li yong ci xing cai liao zuo wei cun chu jie zhi ,dang mei ge cun chu chan yuan bao chi te ding fang xiang ci hua de ci hua zhuang tai shi ,xin xi bei cun chu zai ji zhong 。ci cun chu jie zhi xu yao you jiao da de ci ge xiang yi xing lai dui kang re rao dong deng yin su de ying xiang ,bao chi ji ci hua fang xiang ,shi xin xi neng gou bao chi chang ji wen ding 。yao di gao ci xing cun chu de mi du ,xu yao wo men bu duan di gao cun chu jie zhi de ci ge xiang yi xing ,su xiao chan ge cun chu chan yuan de che cun 。dang qian de ci xing cun chu zheng zai chao zhao yuan zi 、fen zi (huo tuan cu )de shui ping fa zhan ,ji zhong ji mu biao shi shi xian chan yuan zi cun chu 。ci ge xiang yi xing zhu yao lai yuan yu yuan zi de zi xuan gui dao ou ge xiao ying ,guo du jin shu yin wei ji wei man de dgui dao ,ju zi xuan gui dao ou ge jiao jiang ,zai ci xing cai liao she ji shang qian li ju da 。cai liao you kuai ti dao di wei shi ,pei wei chang fa sheng ju da de bian hua ,you li yu zeng jiang ji zi xuan gui dao ou ge zuo yong ,zhao dao da de ci ge xiang yi xing 。ben wen li yong di yi xing yuan li ji suan yan jiu le di wei you ji cai liao zhi cheng de 5dguo du jin shu yuan zi de ci ge xiang yi xing ,wei she ji di wei ci xing cai liao di gong yi xie xin de sai lu 。shou xian yan jiu le 5dguo du jin shu xiu shi de er wei tai jing ju ge wu de ci xing 。dui yu chan ge jin shu yuan zi xiu shi de ti ji (TM@Pc),Reyuan zi xiu shi er wei tai jing ju ge wu de ci ge xiang yi xing neng (MAE)gao da 20.7 meV。zai yong yi ge tong he jin shu yuan zi xiu shi ,xing cheng er ju ti jie gou hou ,ti ji de yi ci hua zhou hui zai ping hang yu er wei chen de he chui zhi er wei chen de de fang xiang qie huan 。tong shi ,zai Os2@Pche Ir2@Pczhong fa xian le 40 meVyi shang de ci ge xiang yi xing neng 。wo men fen xi le ji dian zi jie gou ,bing tao lun le ta men de ci ge xiang yi xing de lai yuan 。tong shi hai tao lun le ji jie gou wen ding xing he ci ou ge hang wei 。ji zhong de Re@Pche Ir2@Pcyou jiao gao de ju li wen du ,zai ci cun chu qi jian shang you zhao jiao da de ying yong qian li 。jie zhao ,you yan jiu le 5dguo du jin shu xiu shi de er wei bu lin ju ge wu de ci xing 。zai Whe Reyuan zi xiu shi de er wei bu lin zhong fa xian le da yao 24 meVde MAE。shou ci di chu shi yong hua xue guan neng tuan xiu shi lai diao kong er wei jin shu you ji cai liao de ci ge xiang yi xing 。dang bu lin fen zi bian yuan de Hyuan zi bei qiang ji he an ji qu dai hou ,Rexiu shi de wei bu lin de MAEke yi bei zeng jiang dao 60 meV。dui dian zi jie gou de fen xi biao ming ,ci ge xiang yi xing de zeng jiang ke yi bei gui yin yu qu dai ji tuan yin qi de dian he chong xin fen bu he Reyuan zi 5dgui dao neng ji de yi dong 。bao ju ji suan ,gai ti ji de ju li wen du zai 200 Kzuo you ,wen ding xing ye jiao hao 。hua xue guan neng tuan xiu shi wei diao kong jin shu you ji cai liao de ci ge xiang yi xing di gong le yi ge quan xin de sai lu 。zai er wei jin shu you ji Kagomejing ge zhong ye fa xian le jiao da de ci ge xiang yi xing ,fen bie yan jiu le M3C12N12H12he M3C12O12liang chong jing ge ,ji zhong Re3C12N12H12de MAEda dao 27.6 meV/atom。ci wai ,zhe xie cai liao hai biao xian chu jiang de tie ci ou ge hang wei 。tong guo meng te ka luo mo ni ji suan chu W3C12O12de ju li wen du da dao 458 K,Re3C12N12H12de ye da dao 291K。W3C12012hai shi yi chong zi xuan ban jin shu cai liao ,ke yi yong yu wei lai de zi xuan dian zi xue qi jian 。chu le er wei you ji cai liao ,ci xing jin shu you ji fen zi ye shi wei lai zi xuan dian zi xue qi jian de hou shua cai liao 。wo men yan jiu le ji yu 5dguo du jin shu de mao ge wu (MCp2he M2Cp3)de ci ge xiang yi xing 。ta men shi you mao huan (Cp)he guo du jin shu yuan zi xing cheng de san ming zhi jie gou fen zi ,neng gou wei jin shu yuan zi di gong yi ge te shu de pei wei chang ,chan sheng xin de ci xue xing zhi 。HfCp2he WCp2biao xian chu le qing xiang yu chui zhi yu mao huan ping mian de ci ge xiang yi xing ,MAEda dao 10 meVzuo you 。wo men jin yi bu yan jiu le san ceng guo du jin shu mao ge wu (M2Cp3)de ci ge xiang yi xing ,zai Ta2Cp3zhong fa xian le chao guo 60 meVde MAE。mao ge wu zu cheng de bian hua ,dao zhi Tayuan zi shou dao de pei wei chang fa sheng bian hua ,neng ji pi lie bing fa sheng yi dong ,ti ji de MAExiang bi shuang ceng zeng jiang le hen duo 。ben lun wen tong guo zai di wei jin shu you ji cai liao zhong gai bian guo du jin shu yuan zi de pei wei huan jing ,zeng jiang ji zi xuan gui dao ou ge zuo yong ,she ji chu ju you jiao da de ci ge xiang yi xing de wen ding jie gou ,wei wei lai de gao mi du ci xing cun chu he zi xuan dian zi xue qi jian zhao dao yi xie ke neng de hou shua cai liao ,dui yu she ji xin xing ci xing cai liao ye you yi ding de zhi dao yi yi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自大连理工大学的王鹏，发表于刊物大连理工大学2019-07-19论文，是一篇关于二维有机材料论文,磁各向异性论文,第一性原理论文,自旋轨道耦合论文,配位场论文,大连理工大学2019-07-19论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自大连理工大学2019-07-19论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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