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Mn掺杂(ZnSe)₁₂团簇物性研究

谢建明, 陈红霞, 庄国策

计算物理 2018, 35 (4): 481-486. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7651

摘要（415）

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PDF （4641KB）（1401）

采用密度泛函理论研究Mn原子单掺杂和双掺杂（ZnSe）₁₂团簇的结构、电子性质和磁性质.考虑三种掺杂方式：替代掺杂，外掺杂和内掺杂.比较掺杂团簇的稳定性.结果表明：无论是单掺杂还是双掺杂，替代掺杂团簇是最稳定结构.在结构优化的基础上对掺杂团簇进行磁性计算.团簇磁矩主要来自Mn原子3d态的贡献，4s和4p态贡献了一小部分磁矩.由于轨道杂化，相邻的Zn和Se原子上产生少量自旋.研究发现：内双掺杂团簇是铁磁耦合，在纳米量子器件领域有潜在的应用价值.

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Ni掺杂ZnO团簇的结构和磁性质

陈红霞, 杜思洁, 庄国策

计算物理 2018, 35 (1): 112-118. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7572

摘要（386）

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PDF （4034KB）（1553）

采用第一性原理方法研究Ni原子单掺杂和双掺杂（ZnO）₁₂团簇的结构和磁性质.考虑替代掺杂、外掺杂和内掺杂三种掺杂方式.研究发现：不管是单掺杂还是双掺杂，外掺杂团簇都是最稳定结构.Ni原子之间的磁性耦合由直接的Ni-Ni反铁磁耦合和Ni和O原子之间通过p-d杂化产生的铁磁耦合这两种相互作用的竞争来决定.最重要的是，外双掺杂和内双掺杂团簇都存在铁磁耦合，在纳米量子器件有潜在的应用价值.

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Mn/C共掺杂ZnS纳米管磁性质研究

陈红霞, 胡小艳, 庄国策

计算物理 2017, 34 (2): 237-244.

摘要（379）

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PDF （2335KB）（1409）

采用第一性原理密度泛函理论系统地研究Mn原子单掺杂和双掺杂ZnS纳米管的结构、电子性质和磁性质.掺杂纳米管的形成能比纯纳米管形成能更低，表明掺杂是个放热过程.掺杂纳米管的能隙远小于纯纳米管能隙.计算结果表明Mn掺杂纳米管趋于反铁磁态.为了获得室温铁磁性，用一个C原子替代一个S原子.发现铁磁态能量比反铁磁态能量低0.454 eV.如此大的能量差表明这类材料中有可能获得室温铁磁性.

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Cr掺杂ZnS纳米管结构和磁性质

陈红霞, 谢建明, 刘成林, 胡小艳

计算物理 2016, 33 (1): 91-98.

摘要（371）

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PDF （1060KB）（1198）

采用第一性原理密度泛函理论系统研究Cr原子单掺杂和双掺杂单壁ZnS纳米管的结构和磁性质.研究发现掺杂纳米管的形成能比纯纳米管的形成能低，说明掺杂过程是放热的.单掺杂纳米管的总磁矩主要来自Cr原子3d态的贡献.结果表明Cr原子掺杂单壁ZnS纳米管趋向于铁磁态.但铁磁态和反铁磁态的能量差仅为0.036 eV.为获得室温铁磁性，我们用一个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反铁磁态低0.497eV.表明此掺杂体系可能获得室温铁磁性.

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Fe掺杂单壁ZnS纳米管磁性质

谢建明, 陈红霞

计算物理 2015, 32 (1): 93-100.

摘要（422）

PDF （2467KB）（1108）

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.

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氧化锌/硫化锌异质纳米线结构和电子性质比较研究

陈红霞, 谢建明

计算物理 2014, 31 (4): 486-494.

摘要（332）

PDF （2149KB）（1019）

用第一性原理方法系统研究氧化锌/硫化锌超晶格纳米线和核壳结构纳米线的结构和电子性质.结构优化后,氧化锌/硫化锌异质结构纳米线和纯氧化锌或硫化锌纳米线结构相似.对于两种异质结构纳米线,能带结构显示他们都是直接带隙半导体.对于氧化锌/硫化锌超晶格纳米线,随着径向厚度的增加,能带变的越来越水平.对于核壳结构纳米线,分波态密度显示它们都是Ⅱ型异质结构.研究有助于理解这类异质结构纳米线以及它们在电子发动机及光伏设备方面的应用.

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Co掺杂(ZnO)₁₂团簇的结构和磁性质

谢建明, 陈红霞

计算物理 2014, 31 (3): 372-378.

摘要（490）

PDF （3720KB）（1098）

采用第一性原理密度泛函理论系统地研究Co原子单掺杂和双掺杂(ZnO)₁₂团簇的结构和磁性质.考虑三种掺杂方式:替代掺杂,外掺杂和内掺杂.首先比较各种掺杂团簇的稳定性.结果表明,不管是单掺杂还是双掺杂,外掺杂团簇都是最稳定结构.在结构优化的基础上,对掺杂的(ZnO)₁₂团簇进行磁性计算.发现团簇磁矩主要来自Co-3d态的贡献,4s和4p态也贡献了一小部分磁矩.由于轨道杂化,相邻的Zn和O原子也产生少量自旋.Co原子之间的磁性耦合由直接的Co-Co反铁磁耦合和Co和O原子之间通过p-d杂化产生的铁磁耦合这两种相互作用的竞争决定.研究发现外双掺杂团簇存在铁磁耦合,在纳米量子器件有潜在的应用价值.

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硫化锌纳米管稳定性、电子性质和磁性质的比较研究

陈红霞, 刘成林

计算物理 2013, 30 (1): 148-158.

摘要（314）

PDF （3389KB）（1105）

用第一性原理方法系统地研究硫化锌纳米管的稳定性、电子性质和掺杂磁性质.比较三种纳米管的稳定性.研究表明,六边形截面的双壁管的稳定性最高,相同截面的单壁管稳定性次之,而圆截面的之字形和扶手椅纳米管稳定性最低.电子能带结构计算表明它们都是直接带隙半导体.纳米管表面氢吸附后,六边形截面的单壁管转变为间接带隙半导体.研究了磁性原子掺杂六边形截面管的磁性质.发现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.纳米管的总磁矩等于掺杂的磁性原子的磁矩.这些单掺杂纳米管在可调磁的新材料方面有潜在的应用价值.

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中等尺寸硫化锌团簇结构和稳定性

陈红霞, 王保林

计算物理 2012, 29 (4): 601-610.

摘要（278）

PDF （3306KB）（968）

通过第一性原理方法研究中等尺寸硫化锌团簇(ZnS)_n(n=24,28,36,和48)的结构和稳定性.团簇初始结构主要通过手工搭建和从体材料中切割得来.研究表明:对于中等尺寸的团簇,空心的笼状和管状结构能量最低;随着团簇尺寸的增大,洋葱结构能量越来越低.此外,对中等尺寸硫化锌团簇,纤锌矿结构比闪锌矿结构更稳定.说明在小尺寸下,纤锌矿硫化锌结构更稳定.

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