p-n共掺对稀磁半导体铁磁稳定性影响的研究

【摘要】稀磁半导体（DMSs）在传统半导体的基础上引入电子的自旋属性，使之在微电子领域有更广泛的应用前景.但是还存在一些重要的问题没有解决，如铁磁性来源、居里温度低、掺杂物溶解的固溶度等.本文从理论的角度，系统的研究了p-n共掺方法对一些稀磁半导体体系铁磁稳定性的影响，进而发现了利用p-n共掺方法提高这些体系居里温度的一般性规律。具体包括以下两方面的研究:（1）我们采用第一原理密度泛函理论研究了p-n共掺ZnO和Ge基稀磁半导体的电子结构和磁学性质，研究表明作为共掺杂物的非磁性元素的电负性和离子半径对ZnO和Ge基DMS的磁性有极大的影响。具体计算了Mn/Se、Mn/As、Mn/Al、Mn/Ga、Mn/P、Mn/S共掺杂的ZnO和Ge基稀磁半导体的EFMAFM。我们的研究发现：共掺杂元素的电负性和离子半径对提高被研究体系的铁磁稳定性起着决定性的作用。在周期表的同一周期中，电负性越大，铁磁稳定性越强.离子半径越小，铁磁稳定性越强。这些发现为高居里温度的氧化物和Ge基稀磁半导体自旋器件的设计提供了一个很好的方法。（2）采用第一原理密度泛函理论研究了共掺杂GaAs体系的电子结构和磁学性质。研究表明，p-p共掺GaAs体系铁磁稳定性比Mn单掺杂GaAs体系的铁磁稳定性弱，而p-n共掺的GaAs体系比Mn单掺杂的GaAs体系铁磁稳定性强，计算结果表明Mn/Si或Ge共掺（p-n共掺）是提高GaAs基稀磁半导体居里温度的有效途径。
【作者】付艳妮；
【导师】齐世飞；
【作者基本信息】山西师范大学，化学，2014，硕士
【关键词】稀磁半导体；居里温度；第一原理；铁磁性；

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