F原子吸附TiO_2:Mn(001)稀磁半导体薄膜电子结构和磁性的第一性原理计算  

Electronic and Magnetic Properties of F Atoms Adsorbed TiO_2:Mn(001) Diluted Magnetic Semiconductor Thin Films: First-principles Calculation

作　　者：李祥然 李丹[1] 王春雷[1] 牛原[1] 赵红敏[1] 梁春军[1] 

机构地区：[1]北京交通大学物理系,北京100044

出　　处：《计算物理》2014年第1期96-102,共7页Chinese Journal of Computational Physics

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金(2011JBZ013;2009JBM105;2009JBZ019);国家国际科技合作专项(21174016)资助项目

摘　　要：利用第一性原理方法计算Mn离子掺杂纯净TiO2(001)和F原子吸附的TiO2(001)薄膜的形成能、态密度和磁矩.F原子吸附明显降低TiO2∶Mn薄膜体系的形成能.F原子的吸附导致Mn离子的磁矩减小,而表面O原子的磁矩增大.表面O原子的磁矩主要来源于O原子p x和p y轨道的自旋极化,研究表明表面吸附F原子更有利于Mn离子的掺杂,在一定程度上有利于获得结构稳定的铁磁态半金属特性的TiO2∶Mn薄膜.We performed first-principles calculations of Mn-doped structures in which Mn atoms substitute Ti atoms. Formation energy, density of state and magnetic moment are calculated for Mn ions doped TiO2 （001） and F-TiO： （001） thin films. In all doping configurations adsorption of F atoms on surface lowers formation energy of TiO2 ： Mn system significantly. Magnetic moments of Mn ions are reduced, whereas those of 0 atoms on surface are increased. Magnetic moment of 0 atoms is mainly derived from spin polarization px and py orbitals. F adsorption promotes doping of Mn atoms and improves stability of structure, magnetism, and metallicity to a certain extent.

关 键 词：第一性原理计算 稀磁半导体 TiO2(001) 自旋极化 态密度 

分 类 号：O469[理学—凝聚态物理]