稀磁半导体Mn:AlAs中无序杂质的第一性原理计算

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随着半导体和微电子技术的发展,稀磁半导体被寄希望成为制作自旋电子器件的最具前景的材料,其中Ⅲ-Ⅴ族稀磁半导体由于其自身特性,受到了广泛的关注。我们采用以平面波基组和赝势为基的VASP软件包和以Muffin-Tin轨道线性组合方法(LMTO)、非平衡相干势近似(NECPA)为基础的Nanodsim软件包进行基于密度泛函理论的第一性原理计算,旨在分析闪锌矿结构的Mn:AlAs稀磁半导体中Mn的分布以及不同掺杂浓度对体系的影响。我们对Mn:AlAs的单取代、双取代组态以及在指定组态下不同Mn浓度的情况进行了计算,每种组态都考虑其铁磁相和反铁磁相。对形成能随Mn原子间距的变化情况、自旋极化率和原子磁矩随Mn浓度的变化以及能带和态密度也作了研究。我们的研究结果表明:在单取代组态中,Mn原子更倾向于取代Al原子。在双取代组态中,反铁磁相的Mn_Al-Mn_T1组态则有较低的形成能。在不同的Mn原子浓度下,Mn_Al组态和Mn_T1组态都表现出了较高的自旋极化率,Mn_Al-Mn_T1组态中间隙位的Mn原子对体系的影响要强于替代位的Mn原子。
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