氧缺陷对Ti掺杂的CoO的磁性与电子结构的影响:第一性原理计算

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中文摘要：本文通过第一性原理计算研究了含有O空位的Co TiO系统的电子结构和磁性质。纯净的CoO是一种反铁磁性半导体，而Co原子在理论上拥有较大的磁矩，因此，我们在之前的研究中尝试通过掺杂Ti来打破CoO的反铁磁序列，从而获得新型的稀磁半导体。我们的理论研究表明，9-11号位Ti掺杂的CoO则显半金属性，其导电性大大增强，且系统总体具有磁矩，是一种有潜力的稀磁半导体。由于CoTiO薄膜生长的过程中会出现O空位，因此我们进一步研究了O空位对系统的影响。在对含有单个O空位的CoTiO系统的研究中我们发现，Ti原子附近的O空位通过电子转移对系统性质产生了较大的影响。当O空位出现在6号位和9号位时，Ti原子的磁矩变得非常小，同时系统变成了一个磁性半导体。当O空位出现在1号位时，Ti原子的磁矩略小于不含缺陷的CoTiO系统，但系统总体显金属性，其导电性大大增强。当O空位出现在2号位时，系统保持了其半金属特性。同时在对距离Ti原子较远的O空位的研究中发现，O空位出现在5号位时，系统显金属性，O空位出现在13号位和14号位时，系统保持了半金属性。而在对含有两个O空位的CoTiO系统的研究中我们发现，O空位对系统的电子结构和磁性质产生了巨大的影响。当O空位出现在1-3号位的时候，系统保持了半金属特性。当O空位出现在6-8号位时，虽然系统整体显半金属性，但通过改变外界条件，能较容易的达成100%的自旋极化。而含有9-11号O空位的系统则是一种典型的自旋无带隙半导体。

作者：

周激

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关键词：

稀磁半导体氧化钴氧缺陷钛掺杂电子结构磁性能

授予学位：

硕士

学科专业：

微电子学与固体电子学

导师：

王晓姹

学位年度：

2016

学位授予单位：

天津理工大学

语种：

中文

中图分类号：