基于第一性原理的Mn-AlN 和Cr-AlN 的半金属性质

引用本文: 樊玉勤, 何阿玲. 基于第一性原理的Mn-AlN 和Cr-AlN 的半金属性质[J]. 物理化学学报, 2010, 26(10): 2801-2806. doi: 10.3866/PKU.WHXB20101021 shu

Citation: FAN Yu-Qin, HE A-Ling. Half-Metallic Properties of Mn-AlN and Cr-AlN Based on First-Principles[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2010, 26(10): 2801-2806. doi: 10.3866/PKU.WHXB20101021 shu

基于第一性原理的Mn-AlN 和Cr-AlN 的半金属性质

樊玉勤 ^1, ,
何阿玲 ^2,

基金项目:
重庆市自然科学基金(CSTC2007BB4137) 资助项目 (CSTC2007BB4137)

摘要:

基于密度泛函理论(DFT) 的第一性原理方法, 在广义梯度近似(GGA) 下研究了纤锌矿Mn-AlN 和Cr-AlN 的能带结构、态密度与磁学等性质. 结果表明, Mn-AlN 和Cr-AlN 的半金属能隙都随着杂质浓度的增大而减小. 原因可能是随着Mn/Cr 掺杂浓度的增大, 杂质原子间相互作用增强, Mn/Cr3d 与N2p 杂化减弱, 使得自旋交换劈裂变小, 从而半金属能隙变窄. 在同等掺杂浓度下, Mn-AlN 比Cr-AlN 的半金属能隙大. 这是因为Mn3d 态能级比Cr3d 态能级低, Mn3d 与N2p 杂化更强, 导致自旋交换劈裂更大, 自旋向下子带的导带底相对远离费米能级, 因此Mn-AlN 的半金属能隙较大.

关键词:

English

Half-Metallic Properties of Mn-AlN and Cr-AlN Based on First-Principles

FAN Yu-Qin ^1, ,
HE A-Ling ^2,

1.
1. College of Mathematics and Physics, Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, P. R. China;
2. College of Physics, Chongqing University, Chongqing 400044, P. R. China
Received Date: 15 April 2010
Available Online: 27 September 2010
Fund Project:
重庆市自然科学基金(CSTC2007BB4137) 资助项目

Abstract:

The band structures, density of states (DOS), and magnetic properties of wurtzite Mn-AlN and Cr-AlN were studied using density functional theory (DFT) with the generalized gradient approximation (GGA) for the exchange-correlation potential. The results indicate that the half-metallic gap of Mn-AlN and Cr-AlN decreases as the Mn/Cr doping concentration increases. This probably results froman increase in the interaction between Mn and Mn or Cr and Cr atoms and a decrease in the hybridization of Mn/Cr 3d and N 2p states with increasing the Mn/Cr doping concentration, which results in a smaller spin-exchange splitting so the half-metallic gap is reduced. Additionally, with the same doping concentration, the half-metallic gap of Mn-AlN is larger than that of Cr-AlN. This is due to the lower Mn 3d states compared to the Cr 3d states and the hybridization of Mn 3d and N 2p states being stronger in Mn-AlN, which leads to a larger spin-exchange splitting so the conduction band minimum of the down spin bands moves far away fromthe Fermi level and the half-metallic gap of Mn-AlN becomes larger.

Key words:

1. [1]
  
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1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

基于第一性原理的Mn-AlN 和Cr-AlN 的半金属性质

English

Half-Metallic Properties of Mn-AlN and Cr-AlN Based on First-Principles

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