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不同构型下ZnO基稀磁半导体原理研究
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2018-02-10
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稀磁半导体（Diluted Magnetic Semiconductors，DMS）是指利用3d族磁性过渡金属或非金属离子以一定的比例替代半导体中的部分非磁性阳离子而形成的新型半导体材料。由于掺入的杂质浓度一般不高，因而表现出的磁性通常比较弱，所以被称为稀磁半导体。因为其磁性与半导体特性共存的特点，可以同时利用电子的自旋属性和电荷属性，逐渐成为科学界的研究热点。
近年来，人们对稀磁半导体的研究已经有了一定的进展。自从2000年Dietl‘‘1预测出宽禁带的GaN和Zn0基稀磁半导体具有室温铁磁性后，陆续有多种3d金属掺杂Zn0材料被报道具有高于室温的居里温度。Ueda发现在Co掺杂Zn0薄膜中加入Al元素可以提高其居里温度。Jayakumar凹制备出了具有室温铁磁性的Mn掺杂Zn0纳米晶体。然而对于稀磁半导体材料磁性的起源，学术界仍有很大的争议。有文献曾对于Co，Mn单掺杂Zn0和共掺杂Zn0进行了一定的研究，但都没有考虑不同的掺杂位置对体系的影响。本文运用第一性原理研究方法从不同的掺杂位置分别讨论Co掺杂Zn0，Mn掺杂Zn0，以及Co，Mn共掺杂Zn0的性质，旨在讨论不同构墅下其理论居里温度及磁性起源。
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