【摘 要】
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氧化物磁性半导体由于其在自旋电子学方面的潜在应用而成为凝聚态物理的研究热点。对于SnO2基磁性半导体,不仅过渡金属掺杂的SnO2,而且没有掺杂的SnO2都被报道有室温铁磁性。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理的计算软件WIEN2k计算研究了SnO2基磁性半导体铁磁性的机制。重点研究了氧空位缺陷对铁磁性的作用。对Co掺杂的SnO2,氧空位不仅能大大增加Co的局域磁矩,并且能导致远距离的Co之间产
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氧化物磁性半导体由于其在自旋电子学方面的潜在应用而成为凝聚态物理的研究热点。对于SnO2基磁性半导体,不仅过渡金属掺杂的SnO2,而且没有掺杂的SnO2都被报道有室温铁磁性。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理的计算软件WIEN2k计算研究了SnO2基磁性半导体铁磁性的机制。重点研究了氧空位缺陷对铁磁性的作用。对Co掺杂的SnO2,氧空位不仅能大大增加Co的局域磁矩,并且能导致远距离的Co之间产生长程铁磁耦合作用,计算的自旋分布和电子结构与Coey提出的自选劈裂杂质带模型相符的很好。对Ni掺杂的SnO2,氧空位使Ni产生磁矩,但并没有使远距离的Ni之间产生长程铁磁耦合作用。对没有掺杂的SnO2,体SnO2中形成能较低的缺陷中只有带一个正电荷的氧空位具有磁矩,但它们磁矩的耦合是反铁磁耦合。对于SnO2 （110）面,正分比和还原表面中的单个氧空位也不能产生磁矩,但我们发现还原表面中包含两个及两个以上面氧空位的复合缺陷可以产生磁矩,而在体SnO2中的复合氧空位不能产生磁矩。因此我们认为没有任何掺杂的SnO2薄膜和纳米颗粒的磁性来源于表面的复合氧空位。
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