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《fe、co摻雜zno稀磁半導體第一性原理研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、分類號TK124密級公開UDC621編號10299S1303050碩士學位論文Fe、Co摻雜ZnO稀磁半導體第一性原理研究First-PrinciplesStudyOnFe,CodopedZnO-basedDilutedMagneticSemiconductors指導教師楊平教授作者姓名茍祖濤申請學位級別碩士學科(專業(yè))機械電子工程論文提交日期2016.04.23論文答辯日期2016.5.31學位授予單位和日期江蘇大學年月日答辯委員會主席評閱人2016年5月獨創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指
2、導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內容以外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果，也不包含為獲得江蘇大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。學位論文作者簽名：年月日學位論文版權使用授權書江蘇大學、中國科學技術信息研究所、國家圖書館、中國學術期刊（光盤版）電子雜志社有權保留本人所送交學位論文的復印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。本人電子文檔的內
3、容和紙質論文的內容相一致，允許論文被查閱和借閱，同時授權中國科學技術信息研究所將本論文編入《中國學位論文全文數據庫》并向社會提供查詢，授權中國學術期刊（光盤版）電子雜志社將本論文編入《中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數據庫》并向社會提供查詢。論文的公布（包括刊登）授權江蘇大學研究生處辦理。本學位論文屬于不保密?。學位論文作者簽名：指導教師簽名：年月日年月日江蘇大學碩士學位論文摘要自旋電子器件由于同時具備電子的電荷屬性和自旋屬性，可以極大地提高信息的處理和傳輸速度，擴展信息的存儲能力。ZnO稀磁半導體在自旋電子器件領域具有
4、廣泛的應用前景，因而研究和制備出具有高質量的ZnO稀磁半導體已經成為研究者關注的重點。到目前為止，無論是理論上還是實驗上都對ZnO稀磁半導體進行了大量的研究，并獲得了眾多有意義的研究成果，但是仍然存在很多問題需要研究者繼續(xù)去解決，比如研究結果不統(tǒng)一、實驗重復性差、磁性起源機理存在爭議以及居里溫度低等，這些問題都制約著它們的發(fā)展和應用。與此同時ZnO在光學性質方面也表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，因此有必要在研究其磁性的同時，對其光學性質進行研究，以期待為同時具有優(yōu)異磁學特性和光學特性的電子器件的研究和制備提供重要的理論指導。本文
5、的主要研究內容和結果如下：（1）構建Fe單摻雜ZnO和Co單摻雜ZnO的模型，對它們的磁性和電子結構進行計算和分析，其研究結果表明：在沒有其他雜質元素或者缺陷引入的情況下，它們都不具備室溫鐵磁性。但是相對于Fe單摻雜ZnO在基態(tài)時表現(xiàn)為反鐵磁態(tài)，Co單摻雜ZnO在基態(tài)時的磁穩(wěn)定性與摻雜原子的相對位置有關，既可能是反鐵磁態(tài)也可能是鐵磁態(tài)。要使它們能夠應用于實際，就必須通過其他途徑對它們予以改性，使得它們具有室溫鐵磁性。多余電子形成的載流子對它們的鐵磁態(tài)具有重要的調控作用，因而考慮能否通過增加載流子濃度的方法使得它們具
6、有室溫鐵磁性。（2）構建了Fe-In共摻雜ZnO和Co-In共摻雜ZnO的模型，計算和分析了它們的磁性和電子結構，其研究結果表明：它們都具有室溫鐵磁性，并且相對而言Co-In共摻雜ZnO的室溫鐵磁性強于Fe-In共摻ZnO，更利于的實際應用。它們的磁性調控機理可以用多余載流子調控的雙交換機制來解釋，這里的多余載流子指的是自由電子。（3）對In摻入前的單摻雜ZnO和In摻入后形成的共摻雜ZnO的光學性質進行了計算和分析，其研究結果表明：相比于本征ZnO，它們的光學性質都發(fā)生了明顯的變化：其一、雖然它們的吸收光譜仍然主
7、要分布在紫外光區(qū)，但是它們的吸收能力明顯要強于本征ZnO；其二、在低能的可見光區(qū)域（1.61eV到3.10eV），IFe、Co摻雜ZnO稀磁半導體第一性原理研究本征ZnO的吸收系數幾乎為零，而它們卻存在明顯的吸收峰。再者，共摻雜ZnO的吸收能力強于單摻雜ZnO。因此它們在紫外光電子器件領域和可見光吸收利用的器件領域都具有很好的應用潛能，并且這種潛力是In摻入后形成的共摻雜ZnO大于In摻入前的單摻雜ZnO，同時Fe-In共摻雜ZnO大于Co-In共摻雜ZnO。關鍵詞：自旋電子器件，摻雜ZnO，磁性，電子結構，室溫鐵
8、磁性，光學性質II江蘇大學碩士學位論文ABSTRACTUsingthechargeattributeandthespinattributeofelectrons,thespintronicsdeviceswillgreatlypromotethespeedofprocessingandtransportinginformation,andexpandthec
