硒化银材料电子结构的第一性原理研究

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1、分类号学号M201170126学校代码10487密级硕士学位论文硒化银材料电子结构的第一性原理研究学位申请人韩冲学科专业：凝聚态物理指导教师：杨凤霞讲师答辩日期：2014年1月万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofScienceFirst-principlesStudyontheElectronicStructureofSilverSelenideCandidate:HanCh

2、ongMajor:CondensedMatterPhysicsSupervisor:YangFengxiaHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意

3、识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技

4、大学硕士学位论文摘要随着信息储存技术的发展，磁电阻材料成为最近的研究热点。高温相的Ag2Se是一种超离子导体，随着温度的降低，在温度为133℃时发生相变，低温相的Ag2Se是一种窄带隙半导体，带隙为0.03-0.11eV。标准化学计量比的硫族银化物材料的磁电阻效应是微不足道的，但是轻微改变Ag2Se材料的化学计量比，当银过量或缺失时，可以产生的显著的正向不饱和的线性磁电阻效应。最近我们课题组的实验研究发现，Co掺杂Ag2Se材料中同样具有这种显著的线性磁电阻效应。特别是，Ag2Se材料从理论上预测是一种

5、非平庸的拓扑绝缘体，但是对其掺杂后可能产生的效应仍然未知。目前为止，掺杂硒化银材料产生线性磁电阻的机理还不明确，一个能够得到公认理论模型有待建立。本文应用基于密度泛函理论的第一性原理，比较系统地研究了理想Ag2Se和Ag、Co掺杂的Ag2Se的几何结构、能带结构和态密度等性质。首先我们利用基于密度泛函理论的第一性原理,对β-Ag2Se的晶格结构进行几何优化，在优化的晶格基础上计算了能带结构和态密度。结果表明，β-Ag2Se是直接带隙半导体，带隙为0.031eV，这与其它文献报道的实验结果比较接近（0.0

6、7eV）。考虑自旋极化时，自旋向上和自旋向下的态密度完全对称，表明β-Ag2Se没有磁性。根据能带结构和态密度分布，价带顶主要由Ag4d和Se4p轨道电子贡献，而导带底主要由Ag5s和Se4p轨道电子贡献。本文利用基于密度泛函理论的第一性原理，计算了自掺杂Ag2+δSe体系的能带结构和态密度。结果表明，Ag的替位掺杂和间隙掺杂都使晶胞体积增大，费米面附近的能带结构发生了明显的变化，替位掺杂的Ag2+δSe的价带中的能带穿越了费米面，而间隙掺杂的Ag2+δSe的价带和导带中的能带都穿越了费米面，两者的态密

7、度都向能量低的方向移动，造成费米能级进入导带，表现出一定的金属性。利用第一性原理的方法，计算了Co掺杂Ag2Se材料的几何结构、能带结构和态密度，考虑了三种Co离子间距，每种间距都计算了铁磁态和反铁磁态两种情况。Co离子的掺入，使β-Ag2Se的晶胞结构发生了严重的畸变，晶胞体积增大。对于同种I万方数据华中科技大学硕士学位论文Co离子间距，反铁磁态体系的总能量比铁磁态体系的总能量低。铁磁态体系的净磁矩为6.00001，反铁磁态体系的净磁矩为0。铁磁态的自旋向上和自旋向下的能带结B构中都有能带穿过费米面

8、，而反铁磁态的自旋向上和自旋向下的能带结构中价带和导带之间存在一个很小的禁带。铁磁态的总态密度在费米面附近明显不对称，而反铁磁的总态密度在整个能量范围内都有很好的对称性。关键词：磁电阻效应，第一性原理，能带结构，态密度II万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractAsthedevelopmentoftheinformationstoragetechnology,magnetoresistancematerialshavebecomea