5d过渡金属原子掺杂六方氮化铝单层的磁性及自旋轨道耦合效应:可能存在的二维长程磁有序

摘要：

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了5d过渡金属原子(Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au和Hg)取代六方氮化铝单层中的Al原子的几何结构、电子结构、磁性性质、铁磁态与反铁磁态能量差(EFM?EAFM)以及自旋轨道耦合效应导致的磁各向异性.研究发现Hg掺杂的体系中,5d金属原子和最邻近的N原子的键长最大,平均值为2.093?,之后依次是Au,Hf,Pt,Ta和Ir.态密度结果显示掺杂体系的禁带中出现明显的杂质能级,给出了掺杂体系的总磁矩以及自旋密度的分布.对于EFM?EAFM,Hf,Re,Pt和Au四种原子的掺杂在4×8超胞中到达最大值,分别为?187.2563,286.2320,?48.0637和?61.7889 meV.磁各向异性结果中,Re掺杂的磁各向异性最大,达到11.622 meV.结合以上结果,我们预测5d过渡金属原子掺杂六方氮化铝单层可能存在二维长程磁有序.

关键词：六方氮化铝单层、第一性原理计算、密度泛函理论、自旋轨道耦合效应

所属期刊栏目：66

分类号：O48;O4

资助基金：天津市自然科学基金批准号:13JCQNJC00500资助的课题. Project supported by the Natural Science Foundation of Tianjin, China Grant 13JCQNJC00500

在线出版日期：2017-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：67-75