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Fe2Si电磁特性的应变调控机理研究
作者 : 李瑞杰
学位授予单位 : 贵州大学
学位名称 : 硕士
导师姓名 : 杨吟野
学位年度 : 2018
关键词 : 半金属铁磁体；能带结构；电子态密度；磁学特性；第一性原理
摘要 : 信息技术的发展取决于信息功能材料,21世纪是以信息化产业为核心的知识经济时代,信息技术的飞快发展面向数字化与网络化,超大容量信息传输、超快实时信息处理和超高密度信息存储已经成为现代信息技术所追求的目标,更快的运算速度和更多样化的集成功能之间的有机结合和协调发展将会是以后电子技术发展的趋势。Fe2Si是一种新型的半金属铁磁体材料,它通常均具有比较高的居里温度以及传导电子的完全自旋极化,而且可以在硅基上外延生长。因此,Fe2Si是制造高性能、低功耗和快速存储电子器件的首选材料,是半导体自旋电子注入源的不二选择。但由于Fe2Si是六方晶系结构且体系中存在未填满的Fe-3d轨道易形成了复杂的电子相互作用,呈现出新奇的电磁特性,为研究带来巨大的价值和困难。论文采用第一性原理的方法,对Fe2Si块体的电子结构和磁学特性进行详细的研究,从Fe2Si化合物中的3d态电子关联作用出发,在Fe2Si电子体系中确定Fe-3d电子态的特性,计算其电子结构和电磁特性。研究Fe2Si化合物中Fe-3d电子态的自旋交换、电荷转移、轨道跃迁和长程电子关联能传特性及其与电磁特性的关联性。采用应变调控方法调控其Fe2Si体系中电子的自旋态、转移电荷和电子跃迁等电子特性,分析其对电磁特性的影响规律,揭示Fe2Si电磁特性的应变调控机理,为Fe2Si材料的研究提供理论支撑。Fe2Si材料具有不稳定性主要是以下两方面的原因:一是外界温度升高所带来的热扰动;二是材料表面或者杂质所带来的结构缺陷。这些因素都会破坏Fe2Si材料的半金属性,使其自旋极化率有所降低。因此,论文利用Mn掺杂以及应变的方法对Fe2Si块体进行电磁特性的调控。论文的建立是在前人研究的基础之上,采用理论计算方法对Fe2Si块体进行模拟,计算出半金属铁磁体Fe2Si一些新的特性,为Fe2Si材料的磁性作用机制和实验合成稳定性提供更好的理论指导。