【摘 要】
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二维过渡金属硫化物MX2（M=Mo/W,X=S/Se/Te）不具备本征铁磁性,掺入一定浓度的过渡金属元素有可能使其获得铁磁性。目前二维磁性材料理论大多不能精确计算磁性原子非第一近邻相互作用,因而有时不能准确给出体系的磁结构。本文采用基于广义布洛赫条件的自旋螺旋第一性原理方法研究Mn原子掺杂对MoX2（X=S/Se/Te）体系电子结构的影响,以及产生的磁性。该方法的优点是能够包含全价带、足够多导带,
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二维过渡金属硫化物MX2（M=Mo/W,X=S/Se/Te）不具备本征铁磁性,掺入一定浓度的过渡金属元素有可能使其获得铁磁性。目前二维磁性材料理论大多不能精确计算磁性原子非第一近邻相互作用,因而有时不能准确给出体系的磁结构。本文采用基于广义布洛赫条件的自旋螺旋第一性原理方法研究Mn原子掺杂对MoX2（X=S/Se/Te）体系电子结构的影响,以及产生的磁性。该方法的优点是能够包含全价带、足够多导带,且能实现磁构型的连续变化,因而该方法能够区分和描述各种磁相互作用机制。具体工作简述如下。首先,本文研究了单层Mn掺杂体系Mo1-xMnxX2（X=S/Se/Te,x=0.25,0.0625）的电子结构。发现单层Mo1-xMnxX2（X=S/Se/Te,x=0.25,0.0625）均呈现半金属性,其中Mo0.75Mn0.25X2（X=S/Se）体系半金属性较强。鉴于半金属Mo0.75Mn0.25X2（X=S/Se）属于易氧化的金属性材料,本文采用具有绝缘性质的MoX2（X=S/Se）置于两侧,构建了MoX2（X=S/Se）/Mo0.75Mn0.25X2（X=S/Se）/MoX2（X=S/Se）异质结,以防止Mo0.75Mn0.25X2（X=S/Se）氧化。计算结果发现异质结两侧的MoX2（X=S/Se）不影响中间层Mo0.75Mn0.25X2（X=S/Se）的半金属特性,该工作为保护二维材料的半金属性提供了一种普适的方法。其次,本文研究了广义布洛赫条件下单层Mo0.75Mn0.25X2（X=S/Se/Te）体系的自旋螺旋能量E（q）与波矢q的色散关系,通过海森堡相互作用（Heisenberg Interaction,HBI）模型拟合计算得到Mn原子间各种邻近的HBI交换耦合系数Ji（i=1,2,3,4）。计算结果表明单层Mo0.75Mn0.25S2与MoS2/Mo0.75Mn0.25S2/MoS2异质结均显示出强铁磁性;根据HBI拟合,单层与异质结的J值几乎相等,其中J1值最大,说明第一近邻起主导作用,但次近邻相互作用J2不可忽略;根据各个近邻J值计算出的相互作用能求和得到的E（q）曲线与计算值完全匹配,说明本文研究的体系中,磁性原子间的磁相互作用是海森堡型的。本文工作为分析和控制二维磁性材料的磁耦合提供了有效方法。
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