Cr、Mn掺杂AlN跟GaN半金属性质的第一性原理研究

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Cr、Mn掺杂AlN跟GaN半金属性质的第一性原理研究

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毕业论文范文题目：Cr、Mn掺杂AlN跟GaN半金属性质的第一性原理研究，论文范文关键词：Cr、Mn掺杂AlN跟GaN半金属性质的第一性原理研究
Cr、Mn掺杂AlN跟GaN半金属性质的第一性原理研究毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：自旋电子学是一门最新发展起来的波及磁学、电子学以及信息学的穿插学科,它同时利用电子的电荷跟自旋来进行信息的存储跟处理。自旋电子器件与个别半导体电子器件比拟存在非易失性、低功耗跟高集成度等长处。目前的关键问题之一是要寻找存在高自旋极化率、高居里温度的自旋电子材料。而AlN跟GaN半导体存在较宽的带隙,通过掺杂过渡金属(Cr、Mn等)可能得到较高的居里温度跟高自旋极化率(100%)的半金属材料,因此,AlN跟GaN基稀磁半导体(半金属)在自旋电子学范畴存在重要的利用价值。本文采取基于密度泛函实际(DFT)的第一性原理方法,打算Cr、Mn调换式掺杂（本文此处忽略..）纤锌矿跟闪锌矿AlN跟GaN的能带构造跟态密度等性质,体系研究Cr、Mn掺杂AlN跟GaN的半金属磁性机理,分析掺杂浓度对半金属能隙的影响,得到的重要成果如下:(1)Cr(Mn)-AlN存在比较宽的半金属能隙,而Cr(Mn)-GaN的半金属能隙绝对较小。重要起因是GaN比AlN的半导体能隙小,而且Cr(Mn)-GaN的自旋向下子带受Ga-4s跟Ga-4p轨道影响较大,并向费米能级展宽,导致其半金属能隙比较小。(2)等同掺杂浓度下,Mn-Al(Ga)N比Cr-Al(Ga)N的半金属能隙大。这是因为Mn的d态能级比Cr低,Mn-3d与N-2p杂化更强,导致自旋交（文章此处忽略..）换劈裂更大,因此Mn-Al(Ga)N的自旋向下子带绝对阔别费米能级,使其半金属能隙较大。(3)对纤锌矿跟闪锌矿Cr(Mn)-AlN,Cr(Mn)-3d态对自旋向下子带导带底的能量地位起决定作用,即决定半金属能隙的大小。在6.25%~25%的掺杂浓度范畴内,跟着掺杂浓度的增大,Cr(Mn)-AlN的半金属能隙逐步减小:纤锌矿Mn-AlN的半金属能隙从1.49eV减小到0.95eV,闪锌矿Mn-AlN的半金属能隙从1.56eV减小到1.08eV,纤锌矿Cr-AlN的半金属能隙从1.13eV减小到0.79eV,闪锌矿Cr-AlN的半金属能隙从0.69eV减小到0.56eV。重要起因是跟着掺杂浓度的增大,Cr(M（文章此处忽略..）n)原子间彼此作用加强,Cr(Mn)-3d态向两边展宽,导致自旋向下子带导带底的能量地位降落,从而半金属能隙变窄。而对纤锌矿跟闪锌矿Cr(Mn)-GaN,决定其半金属能隙的自旋向下子带重要来自Cr-3d、N-2p杂化,同时受Ga-4s、Ga-4p轨道影响较大,在掺杂浓度增大时,Cr(Mn)原子之间的彼此作用对半金属能隙的影响不够明显。因此,Cr(Mn)-GaN的半金属能隙随掺杂浓度的变更比较小。在6.25%~25%的掺杂浓度范畴内,纤锌矿Mn-GaN的半金属能隙在0.85~0.71eV之间,闪锌矿Mn-GaN的半金属能隙在0.74~0.65eV之间,纤锌矿跟闪锌矿Cr-GaN的半金属（文章此处忽略..）能隙在0.2eV左右,都与掺杂浓度的关联不大。本文的打算成果跟已有的研究成果合乎得比较好,阐明咱们的打算方法是坚固跟可行的。另外咱们还得出了一些新的打算成果跟新法则,并尝试做出阐明。固然这些还有待实际或实验上的验证,但对进一步研究AlN跟GaN基稀磁半导体(半金属)的性质跟利用存在必定的参考价值。

以上为本篇毕业论文范文Cr、Mn掺杂AlN跟GaN半金属性质的第一性原理研究的介绍部分。

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