Mg2Si:Fe电子结构及磁性的理论研究

• 作者: 廖杨芳 杨真 肖清泉 谢泉 项飞羽
• 来源期刊: 低温物理学报
• 关键词: Mg2Si Fe掺杂 电子结构 磁性 第一性原理计算
• 年，卷（期）: 2018,（1）
• 页码范围: 17-23
• 页数: 7页
• 语种: 中文

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法研究了Mg2Si:Fe体系的电子能带结构、态密度和磁性.结果表明:掺入的Fe原子优先占据晶格中的空隙位, 也可能代替晶格中的Mg位.从能带结构和态密度可以看出, 当Fe原子位于晶格中空隙位时, 系统显示出金属性;当Fe占据Mg位置时, 对于自旋向上电子态, 体系有一带隙存在, 系统呈现明显的半导体特性;对于自旋向下电子态, Fe的替位掺杂在该体系内引入新的杂质能级, 杂质能级与导带价带分离, 且100％自旋极化.两种位置的杂质, 上自旋电子和下自旋电子的态密度均明显不对称, 诱导出铁磁性, 且铁磁性主要由于Fe的3d态电子诱导产生.Fe位于空隙位时, Fe原子的磁矩为1.69μB;Fe占据Mg位时, Fe原子的磁矩为1.38μB, 说明原子磁矩与其所占位置和配位情况有关.