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《Mn掺杂 (ZnSe) 12团簇物性研究.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、Mn掺杂(ZnSe)12团簇物性研究谢建明陈红霞庄国策盐城师范学院新能源与电子工程学院摘要：本文采用密度泛函理论研究了Mn原了单掺杂和双掺杂(ZnSe)12团簇的结构、电子性质和磁性质。我们考虑了三种掺杂方式:替代掺杂，外掺杂和内掺杂。首先比较了各种掺杂团簇的稳定性。结果表明，无论是单掺余还是双掺余，替代掺杂团簇都是最稳定结构。在结构优化的基础上，我们对掺杂团簇又进行了磁性计算。团簇磁矩主要来自Mn原子3d态的贡献，4s和4p态也贡献了一小部分磁矩。由于轨道杂化，相邻的Zn和Se原子上也产牛少量自旋。
2、最重要的是，我们指出内双掺杂团簇是铁磁耦合，在纳米量子器件领域有潜在的应用价值。关键词：密度泛函理论;团簇;掺杂;稳定性;作者简介：谢建明，男，实验师，主要从事稀磁半导体材料的研究.E-mail:dtxiejianming@sina.com.基金：国家自然科学基金(11247235,11404279,11547263,61504118)ResearchonphysicalpropertiesofMn-doped(ZnSe)12clustersXIEJianmingCHENHongxiaZHUANGGu
3、oceCollegeofNewEnergyandElectronicEngineering,YanchengTeachersUniversity;Abstract：Thestrueture,electronicandmagneticpropertiesof(ZnSe)12clustersdopedwithoneandtwoMnatomshavebeenstudiedintermofafirst-principlesmethod.Substitutional,exohedral,andendohedra
4、ldopingareconsidered.Thesubstitutionalisomersarefoundtobemostfavorableforbothmonodopedandbidopedclusters.Themagneticmomentismainlycontributedbythe3dcomponentofMnatom,whilethe4sand4porbitaisalsohavecertaincontributions・Duetothehybridizationinteraction,as
5、mallmagneticmomentisinducedinnearestneighboringSeandZnatoms.Mostimportantly,wedemonstratethattheendohedralbidoped(ZnTe)12clustersfavortheferromagneticstate,whichhaspotentialapplicationsinnanoscalequantumdevices.Keyword：Densityfunctionaltheory;Cluster;Do
6、ping;Stability;0引言ZnSe是重要的11-VI族直接带隙半导体材料，室温下为闪锌矿结构，带隙宽度为2.67eV£Ho它具有较高的发光效率和低的吸收系数，是一-种用途广、性能优的光电子材料［2-3］°前人对ZnSe的研究主要集中在体材料，关于团簇的研究工作相对较少。对(ZnSe)n团簇的理论研究表明，当*6时，二维平而结构相对稳定;但当n^6时，三维空心笼状结构更稳定匕1。我们课题组研究了(ZnSe)12团簇的结构和性质。发现具有A对称性的空心笼状的(ZnSe)12团簇是最稳定的结构，它
7、包含了12个知原子和12个Se原子，和其它II-VI族团簇最低能量结构完全相同［5-7］°它的最高占据态(HOMO)-最低未占据态(LUMO)能隙是3.16eV,显示了它的半导体特性；自旋极化计算表明纯(ZnSe)12团簇没有磁性。大量的研究表明掺杂能够显著改善基体材料的物理性能总迪。理论上开展了关于过渡金属掺杂TT-VT族团簇的研究工作［5,Mn掺朵(Zn0)吃、(ZnS)12团簇的研究表明，Mn原子间磁性耦合是短程的反铁磁耦合［15,16］。冃前还没有关于Mn掺杂ZnSe团簇的相关研究工作。为此，
8、本文采用第一性原理方法系统研究了Mn原子单掺杂和双掺杂(ZnSe)12团簇的结构、电子性质及磁性质。结果表明，内双掺杂团簇是铁磁耦合，在纳米量了器件领域有潜在的应用价值。1计算方法我们的计算采用了Dmol软件包中自旋极化的密度泛函理论ILL迪。我们选择了全电子和DXD基矢。交换关联势我们选择了GGA/PBE［19］oMulliken布局分析被用来分析原子磁矩［20］。自洽场计算时，总能量的收敛标准为10Ha,力的收敛标准0.002IIa/A,位置移动收敛
