Fe掺杂单壁ZnS纳米管磁性质

计算物理 ›› 2015, Vol. 32 ›› Issue (1): 93-100.

Fe掺杂单壁ZnS纳米管磁性质

谢建明, 陈红霞

盐城师范学院物理科学与电子技术学院, 江苏盐城 224002

收稿日期:2013-12-28 修回日期:2014-06-03 出版日期:2015-01-25 发布日期:2015-01-25
作者简介:谢建明(1976-),male,major in first-principles calculations of structure and property of materials,E-mail:dtxiejianming@sina.com
基金资助:
Supported by Natural Science Foundation of China (11247235,11404279);Qinglan Project of Jiangsu Province

Magnetic Properties of Single-wall ZnS Nanotubes Doped with Fe Atoms

XIE Jianming, CHEN Hongxia

College of Physical Science and Electronic Techniques, Yancheng Teachers University, Yancheng 224002, China

Received:2013-12-28 Revised:2014-06-03 Online:2015-01-25 Published:2015-01-25
Supported by:
Supported by Natural Science Foundation of China (11247235,11404279);Qinglan Project of Jiangsu Province

摘要/Abstract

摘要： 采用第一性原理密度泛函理论系统研究Fe原子掺杂单壁ZnS纳米管的结构和磁性质.首先比较掺杂纳米管的稳定性.结果表明,掺杂纳米管的形成能比纯纳米管的形成能低,说明掺杂过程是一个放热反应.单掺杂纳米管的总磁矩等于掺杂的磁性原子的磁矩,主要来自Fe原子3d态的贡献.Fe原子掺杂单壁ZnS纳米管趋向于反铁磁态.为了得到稳定的铁磁态,用一个C原子替代掺杂体系中的一个S原子.计算发现铁磁态的能量比亚铁磁态低0.164 eV的.在铁磁态和反铁磁态之间存在的巨大的能量差,表明此掺杂体系可能获得室温铁磁性.

关键词: 共掺杂, 纳米管, 磁性质, 密度泛函理论

Abstract: Magnetic properties of single-wall ZnS nanotubes (NTs) doped with Fe atoms are studied with first-principles calculations.Formation energies of doped NTs are smaller than that of pristine one,which indicating that doping is an exothermic reaction.Monodoped NTs has atom-like magnetic moments mainly due to 3d component of Fe atoms.It indicates that Fe-doped ZnS NTs tend to adopt antiferromagnetic (AFM) configurations.To obtain room temperature ferromagnetism,we replaced an S atom by a C atom and found that C atom prefers to substitute S atom connecting two Fe atoms.Ferromagnetic (FM) state energy is lower than that of AFM state by 164 meV.It implies that room temperature ferromagnetism is expected in these systems.

Key words: codoping, nanotube, magnetic properties, density functional theory

中图分类号:

O469

谢建明, 陈红霞. Fe掺杂单壁ZnS纳米管磁性质[J]. 计算物理, 2015, 32(1): 93-100.

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