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二维MoS₂和MnO磁学性质的第一性原理研究

作　者: 李明
导　师: 邓开明
学　校: 南京理工大学
专　业: 凝聚态物理学
关键词: 过渡金属化合物二维结构第一性原理铁磁性
分类号: O469
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 32次
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内容摘要

近年来,物理学产生了一个新的领域——自旋电子学(Spintronic),它使固体器件能够同时利用电子的电荷和自旋特性。什么样的材料才能满足自旋电子学器件要求?伴随着人们对许多新材料的广泛研究,二维材料在自旋电子学中引起了极大的关注。不幸的是,目前所知的大多数二维材料都是非磁性的。在二维材料中缺乏稳定的磁序,严重阻碍了它们在自旋电子学中的应用。所以寻找具有稳定磁性的二维材料,就成为了一个非常有价值的研究课题。本论文采用密度泛函理论,对两种二维过渡金属化合物进行了计算研究。首先,我们计算表明：经过氢化可以实现二维单层结构二硫化铝的铁磁序；其次,对于新近实验发现的二维氧化锰,我们计算表明：可以通过掺杂空穴实现其半金属性铁磁序。因此,本论文所做的这些研究开辟了一条新的产生二维自旋电子器件的可行途径。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-20
  1.1 单原子厚度的二维原子结构的空间几何结构和电子结构  8-14
    1.1.1 石墨烯的空间几何结构和电子结构  8-11
    1.1.2 单层六方晶格氮化硼的空间几何结构和电子结构  11-13
    1.1.3 硅烯和锗烯的空间几何结构和电子结构  13-14
  1.2 多原子厚度的二维原子结构的空间几何结构和电子结构  14-17
    1.2.1 石墨烯和六方晶格氮化硼的异质双层结构的空间几何结构和电子结构  15-16
    1.2.2 二硫化钼(MoS_2)多原子厚度的二维结构的空间几何结构和电子结构  16-17
  1.3 二维原子结构的磁性研究进展  17-20
    1.3.1 石墨烯的磁性研究  18-19
    1.3.2 六方晶格氮化硼层结构的磁性研究  19-20
2 密度泛函理论(DENSITY FUNCTIONAL THEORY,DFT)  20-29
  2.1 量子力学基础  20-22
    2.1.1 Schrodinger方程  20-21
    2.1.2 Hartree-Fock近似  21-22
  2.2 密度泛函理论的基础  22-25
    2.2.1 电子密度和Thomas-Fermi-Dirac模型  22-23
    2.2.2 Hohenberg-Kohn(H-K)理论  23-24
    2.2.3 Kohn-Sham(K-S)方程  24-25
  2.3 交换相关能量泛函  25-27
    2.3.1 局域密度近似  25-26
    2.3.2 局域自旋密度近似  26
    2.3.3 广义的梯度近似  26
    2.3.4 杂化泛函  26-27
    2.3.5 LDA+U和自相互修正  27
  2.4 密度泛函理论的优势和应用  27
  2.5 本论文所使用的基于密度泛函理论的计算工具  27-28
  2.6 结论  28-29
3 两种过渡金属化合物二维结构的磁学性质研究  29-40
  3.1 氢化二维单层二硫化钼的铁磁转化  29-32
    3.1.1 计算方法  29
    3.1.2 二维单层二硫化钼的几何空间结构和电子结构  29
    3.1.3 氢化二维单层二硫化钼铁磁转化结果和讨论  29-32
  3.2 氧化锰的二维结构及其磁学性质研究  32-39
    3.2.1 计算方法  32-33
    3.2.2 二维结构MnO的稳定性  33-36
    3.2.3 二维单层类石墨烯结构的MnO磁学性质研究  36-39
  3.3 小结  39-40
4 总结  40-41
致谢  41-42
参考文献  42-46
攻读硕士学位期间发表的论文情况  46

二维MoS2和MnO磁学性质的第一性原理研究

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