過渡金屬氧化物超鹵素團簇摻雜的二維原子層材料的電子和磁學特性的第一性原理計算.pdf

1、隨著石墨烯的問世，其獨特的電子特性，使研究者認為它極有可能會在下一代電子器件中得到應用。鑒于石墨烯優(yōu)良的性質，具有石墨烯結構類似的其它二維材料也受到研究者的關注。在本論文中，我們利用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法，對磁性超鹵素摻雜的二維單層BN、單層ZnO、以及Gr/ZnO范德瓦爾斯異質結的電子和磁學性質進行了細致的研究。主要內容如下:
　　首先，在論文的第一章中，介紹了石墨烯的優(yōu)良性質，指出了它的不足之處，并簡述了類石墨烯

2、的研究的近況。在前人的基礎之上，我們提出了自己的研究觀點:通過摻雜過渡金屬氧化物，來獲得形成能更低，磁性穩(wěn)定的二維材料。
　　其次，在論文的第二章中，我們詳細介紹了我們在研究中用到的軟件的理論基礎-第一性原理密度泛函的理論。
　　接下來，在文章的第三章，詳細介紹了我在研究生期間做的主要工作，及工作的意義。具體為:
　　(1)研究了過渡金屬(Mn，Fe，Co，Cr，Ni，Ti，V)原子和過渡金屬氧化物超鹵團簇(MnO3(

3、4)，FeO3(4)，CoO3(4)，CrO3(4)，NiO3(4)，TiO3(4)，VO3(4))摻雜的BN的結構穩(wěn)定性、電子結構、磁耦合特性.通過形成能和結合能的計算研究各種摻雜體系的熱力學穩(wěn)定性和結構穩(wěn)定性;通過態(tài)密度、能帶結構、差分電荷密度、以及自旋電荷密度的計算結果研究各種摻雜體系的電子結構和磁耦合特性。
　　(2)研究了過渡金屬氧化物團簇摻雜的ZnO單層二維體系的結構穩(wěn)定性，電子結構和磁耦合特性。
　　(3)研究

4、了Gr/ZnO-MnO3(4)范德瓦爾斯異質結的電子結構，通過改變層間距和雜濃度調控石墨烯層的自旋注入特性，研究在不改變石墨烯中電子優(yōu)異性質的前提下引入自旋極化和打開一定的能帶隙的可能性。
　　最后，經過一系列的研究，我們得到這樣的重要結論:(1)相比單純的過渡金屬原子摻雜體系，超鹵素團簇摻雜具有更低的形成能，更高結合能等特性，并使被摻雜的材料獲得穩(wěn)定的磁性。(2)以摻雜MnO3(4)團簇的二維ZnO為磁性襯底，不僅石墨烯層能夠打