TM掺杂Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ_2黄铜矿半导体的电磁性质

Abstract

【中文摘要】 利用自旋局域密度泛函的第一性原理对 3d过渡金属 (TM =V ,Cr,Mn ,Fe ,Co和Ni)掺杂的Ⅱ Ⅳ Ⅴ2 (CdGeP2 和ZnGeP2 )黄铜矿半导体的电磁性质进行系统计算 .结果发现 :V和Cr掺杂的CdGeP2 和ZnGeP2 将出现铁磁状态(FM) ,Mn ,Fe以及Co掺杂的CdGeP2 和ZnGeP2 将出现反铁磁状态 (AFM) ,而Ni掺杂时 ,稀磁半导体 (DMS)的磁性比较不稳定 .其中Cr掺杂的CdGeP2 和ZnGeP2 将可能是具有较高居里温度TC 的DMS .当TM 3d电子的t2g态部分被填充时 ,其掺杂的DMS将出现FM状态 ;而当TM 3d电子的t2g态全满或者全空时 ,其掺杂的DMS将出现AFM状态 .在(Cd ,Mn)GeP2 和 (Zn ,Mn)GeP2 中分别掺入电子和空穴载流子 ,可以发现载流子是否具有TM 3d电子的巡游特性是DMS是否出现FM状态的主要原因 . 【英文摘要】 A systematic study based on ab initio calculation within local spin density approximation is carried out for material design of Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ 2 chalcopyrite semiconductor (CdGeP 2 and ZnGeP 2) doped with 3d-TM (TM=V, Cr, Mn, Fe, Co and Ni). It is found that the ferromagnetic (FM) state will be realized in V and Cr doped CdGeP 2 and ZnGeP 2; for Mn, Fe and Co doped ones, the antiferromagnetic (AFM) states are more stable than FM states; whereas doped with Ni, the dilute magnetic semiconductor (DMS) shows ...