cr1-2@ga12n12和mn1-2@zn12te12团簇的结构和磁性理论研究

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4、．；叫細若＞．’、巧雪這啥矿！＾条當＇逊：中文摘要论文题目：Cr1-2@Ga12N12和Mn1-2@Zn12Te12团簇的结构和磁性理论研究专业：化学硕士生：常淑蕾签名：指导教师：吕瑾签名：摘要[1]由于稀磁半导体（Dilutedmagneticsemiconductors,DMS）材料具有宽带隙、磁性、光电学性质、半导体等特性，在自旋电子学领域表现出了非常广阔的应用前景。因此，无论从基础科学研究，还是应用角度讲，磁性半导体材料都是一个值得深入研究的课题。近年来，实验和理论科学者进行了大量有意义的探索。

5、GaN(室温下为3.4eV）、ZnTe(室温下为2.26eV）均是一种经典的宽带隙半导体材料，实验上已经制备出了过渡金属掺杂GaN、ZnTe的稀磁半导体材料，表现出室温的铁磁性特性。但是获得室温的铁磁性的磁性机制仍需做进一步的理论研究，以揭示其磁性的物理起源，促进过渡金属掺杂GaN、ZnTe的稀磁半导体材料在自旋电子学领域的应用研究。鉴于以上研究背景，过渡金属掺杂GaN和ZnTe的磁性理论研究工作主要集中在体材料和纳米线方面。团簇作为连接小分子物质和体材料的重要桥梁，且由于尺寸和量子效应，表现出一些奇异的物

6、理化学性质，过渡金属掺杂纯半导体团簇也受到了广泛关注。鉴于Ga12N12和Zn12Te12团簇特殊的稳定结构，我们选择对Cr掺杂Ga12N12团簇和Mn掺杂Zn12Te12团簇进行系统研究，探究Cr掺杂Ga12N12团簇以及Mn掺杂Zn12Te12团簇的稳定结构和磁性，以揭示团簇磁性的产生机制，从而更好地促进过渡金属掺杂Ga12N12、Zn12Te12团簇在自旋电子学中的应用。本论文的主要研究内容及结论如下：1、Cr掺杂Ga12N12团簇的结构、电子和磁性质的理论研究基于第一性原理密度泛函理论中的广义梯度近

7、似（DFT-GGA）对Ga12N12团簇掺杂一个或两个掺杂团簇的结构、电子和磁性质进行系统研究。我们在取代、内嵌、加成三种不同掺杂方式的基础上考虑了尽可能多的掺杂结构。对于单掺杂团簇来说，加成掺杂团簇是最稳定结构，而且团簇总磁矩4μB。对于双掺杂团簇而言，同样最稳定结构也是加成掺杂团簇。当Cr–Cr键长大于约5Å时，团簇铁磁态与反铁磁态为简并态。此外，I山西师范大学学位论文在决定两个Cr原子之间的磁性耦合上，直接的Cr–Cr反铁磁性耦合比两个Cr原子和邻近N原子之间通过p-d杂化产生的铁磁性耦合更占主导作用

8、，结果导致双掺杂团簇趋于形成反铁磁态。内嵌双掺杂团簇的局域值最小，由于Cr–Cr强的相互作用致使Cr原子的局域磁矩降低为2μB。2、Mn掺杂Zn12Te12团簇的结构、电子和磁性质的理论研究基于密度泛函理论对Mn原子单掺杂和双掺杂Zn12Te12团簇的结构、电子和磁性质进行了系统的研究。根据取代、加成、内嵌三种不同掺杂模型，我们考虑了尽可能多的掺杂结构。在单掺杂团簇中取代掺杂团簇为最稳定结构，团簇总磁矩为5μB。