正交結構CrGa2Sb2和MnGa2Sb2的電子結構與磁特性的第一性原理研究.pdf

1、近幾年來，人們越來越重視半導體自旋電子學（spintronics）的研究，而且研究結果表明稀磁半導體（DMS）在該領域是很好的器件應用材料，它能夠很好地處理和存儲信息，因為其既利用了電子電荷的自由度又利用了自旋的自由度。但是DMS的磁性離子固溶度很小，導致很多DMS的鐵磁轉變溫度很低，居里溫度達不到室溫。后來研究發(fā)現(xiàn)金屬間化合物有著較高的自旋極化率，而且其居里溫度高于室溫，像實驗上合成的CrGa2Sb2和MnGa2Sb2的磁性離子（Cr

2、/Mn）的固溶度就很高，它們的居里溫度均高于室溫。而且實驗結果表明 MnGa2Sb2具有金屬特性，CrGa2Sb2具有半導體特性。后來 MnGa2Sb2的理論計算結果基本與實驗一致，但是CrGa2Sb2的理論計算結果卻表明CrGa2Sb2具有金屬特性，與實驗結果不一致。所以在這篇文章中我們對具有過渡金屬直線鏈的金屬間化合物CrGa2Sb2和MnGa2Sb2的電子結構和磁特性進行了全面地研究，所有計算都是基于密度泛函理論（DFT）的全勢線

3、性綴加平面波+局域軌道（FPLAPW+lo）方法進行的。
　　在本文中采用了四種不同交換關聯(lián)勢：局域密度近似（Local Density Approxim- ation，LDA）、廣義梯度近似（Generalized Gradient Approximation，GGA）、GGA+U（U是Hubbard參數(shù)）和Tran-Blaha修改的Becke-Johnson泛函(mBJ)對CrGa2Sb2和MnGa2Sb2的電子結構與磁特性進

4、行了計算。雖然mBJ方法計算所得的CrGa2Sb2和MnGa2Sb2的態(tài)密度值在費米面附近比LDA和GGA方法計算結果小一些，但是四種交換關聯(lián)勢計算的電子結構表明，CrGa2Sb2在費米面附近仍然存在一個較小態(tài)密度值的贋帶隙（負帶隙），而MnGa2Sb2在費米面附近卻有很高的態(tài)密度值，說明其具有很強的金屬導電性。在GGA+U的方法中我們發(fā)現(xiàn)使用較小的Hubbard參數(shù)U計算所得的在費米面附近的態(tài)密度值比使用較大的 Hubbard參數(shù) U