Cr摻雜LiZnAs稀磁半導體的第一性原理研究

張云麗,朱自強,李曉川,劉奎立,巫洪章,周小東

(1. 周口師范學院 物理與電信工程學院, 河南 周口 466001; 2. 周口師范學院 稀土功能材料及應用實驗室, 河南 周口 466001; 3. 周口師范學院 機械與電氣工程學院, 河南 周口 466001)

0 引 言

稀磁半導體是指非磁性半導體中的部分原子被過渡金屬元素取代后形成的磁性半導體，兼具半導體和磁性性質，能同時利用電子的電荷和自旋屬性[1]，具有巨磁阻效應、顯著的磁光效應、反常霍爾效應等優越性能，被認為是21世紀的重要材料，是近年來國內外研究的熱點[2-3].與傳統半導體器件相比，稀磁半導體自旋電子器件具有體積小、速度快、能耗低等諸多優點[4]，在半導體集成電路、高密度非易失性存儲器、半導體激光器、磁感應器和光隔離等領域具有廣闊的應用前景，因此稀磁半導體已成為信息技術、材料學等領域值得深入探究的課題.

Zn-As基稀磁半導體不僅結構類型多、材料豐富[5-14]，而且與其對應的同構Fe-As基超導體有可匹配的晶格參數，為設計基于磁性、半導體和超導體的異質結構[6]，探索新的物理效應和應用特性提供了重要可能.新合成的稀磁半導體 Li1.1(Zn1-xCrx)As (x= 0.1) 最大居里溫度較高，為218 K，因此，理論研究Li1.1(Zn1-xCrx)As有重要意義.雖然理論上WANG等[15]和TAO等[16]都研究了Cr摻雜LiZnAs體系的電子結構和磁性特征，但一定的Li過量、Cr摻雜濃度下，當Cr原子之間的初始距離一定時，并未對過剩的Li空位之間的距離對其構型穩定性的影響以及磁性原子的軌道磁矩進行研究. 本文的主要……