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《Mn摻雜 (ZnSe) 12團(tuán)簇物性研究.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、Mn摻雜(ZnSe)12團(tuán)簇物性研究謝建明陳紅霞莊國策鹽城師范學(xué)院新能源與電子工程學(xué)院摘要：本文采用密度泛函理論研究了Mn原了單摻雜和雙摻雜(ZnSe)12團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)和磁性質(zhì)。我們考慮了三種摻雜方式:替代摻雜，外摻雜和內(nèi)摻雜。首先比較了各種摻雜團(tuán)簇的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，無論是單摻余還是雙摻余，替代摻雜團(tuán)簇都是最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，我們對摻雜團(tuán)簇又進(jìn)行了磁性計算。團(tuán)簇磁矩主要來自Mn原子3d態(tài)的貢獻(xiàn)，4s和4p態(tài)也貢獻(xiàn)了一小部分磁矩。由于軌道雜化，相鄰的Zn和Se原子上也產(chǎn)牛少量自旋。
2、最重要的是，我們指出內(nèi)雙摻雜團(tuán)簇是鐵磁耦合，在納米量子器件領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：密度泛函理論;團(tuán)簇;摻雜;穩(wěn)定性;作者簡介：謝建明，男，實(shí)驗(yàn)師，主要從事稀磁半導(dǎo)體材料的研究.E-mail:dtxiejianming@sina.com.基金：國家自然科學(xué)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族直接帶隙半導(dǎo)體材料，室溫下為閃鋅礦結(jié)構(gòu)，帶隙寬度為2.67eV￡Ho它具有較高的發(fā)光效率和低的吸收系數(shù)，是一-種用途廣、性能優(yōu)的光電子材料［2-3］°前人對ZnSe的研究主要集中在體材料，關(guān)于團(tuán)簇的研究工作相對較少。對(ZnSe)n團(tuán)簇的理論研究表明，當(dāng)*6時，二維平而結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定;但當(dāng)n^6時，三維空心籠狀結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定匕1。我們課題組研究了(ZnSe)12團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)具有A對稱性的空心籠狀的(ZnSe)12團(tuán)簇是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，它
7、包含了12個知原子和12個Se原子，和其它II-VI族團(tuán)簇最低能量結(jié)構(gòu)完全相同［5-7］°它的最高占據(jù)態(tài)(HOMO)-最低未占據(jù)態(tài)(LUMO)能隙是3.16eV,顯示了它的半導(dǎo)體特性；自旋極化計算表明純(ZnSe)12團(tuán)簇沒有磁性。大量的研究表明摻雜能夠顯著改善基體材料的物理性能總迪。理論上開展了關(guān)于過渡金屬摻雜TT-VT族團(tuán)簇的研究工作［5,Mn摻朵(Zn0)吃、(ZnS)12團(tuán)簇的研究表明，Mn原子間磁性耦合是短程的反鐵磁耦合［15,16］。冃前還沒有關(guān)于Mn摻雜ZnSe團(tuán)簇的相關(guān)研究工作。為此，
8、本文采用第一性原理方法系統(tǒng)研究了Mn原子單摻雜和雙摻雜(ZnSe)12團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)及磁性質(zhì)。結(jié)果表明，內(nèi)雙摻雜團(tuán)簇是鐵磁耦合，在納米量了器件領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價值。1計算方法我們的計算采用了Dmol軟件包中自旋極化的密度泛函理論ILL迪。我們選擇了全電子和DXD基矢。交換關(guān)聯(lián)勢我們選擇了GGA/PBE［19］oMulliken布局分析被用來分析原子磁矩［20］。自洽場計算時，總能量的收斂標(biāo)準(zhǔn)為10Ha,力的收斂標(biāo)準(zhǔn)0.002IIa/A,位置移動收斂
