Cr掺杂BaTiO3中的高自旋极化半金属态

• 作者: 郭沛音 杨亚
• 来源期刊: 低温物理学报
• 关键词: 第一性原理 半金属 磁性 分子轨道 自旋电子
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 页码范围: 74-80
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13380/j.ltpl.2020.02.003

摘要

具有高自旋极化率的半金属材料是一类极具应用前景的自旋电子材料.立方BaCrO3具有非常稳定的半金属性,而四方BaTiO3则是一种多功能绝缘体.因此,本研究采用基于密度泛函的第一性原理方法,探究Ba- Ti1-xCrxO3(x=0,0.125,0.25,0.5,0.75,1)体系中Cr、Ti互掺导致的晶体结构和电子结构的变化.研究表明,Cr离子的掺杂会使体系发生四方相到立方相结构相变;同时,受Cr-Ti轨道杂化的影响,体系存在绝缘态-半金属态转变.此外,Cr掺杂调控了体系的磁性,掺入的Cr离子表现为+4价态,提供2μB的局域磁矩.最后,本文构建了d-p杂化分子轨道模型,基本解释了体系半金属性的产生机制.本研究预测了BaTi1-xCrxO3体系中丰富的物理性质,为其在自旋电子器件方面的应用提供了理论指导.