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含空位二维六角氮化硼电子和磁性质的密度泛函研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641.121[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]湘潭大学材料与光电物理学院,微纳能源材料与器件湖南省重点实验室,湘潭411105, [2]湘潭大学数学与计算科学学院,科学工程计算与数值仿真湖南省重点实验室,湘潭411105
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11004166,11101346,11374251)、湖南省教育厅科学研究基金(批准号:118126,12K046,YB20118029)、湖南省自然科学基金(批准号:12JJ9002)、信息光子学与光通信国家重点实验室(北京邮电大学)开放基金和国家级大学生创新创业训练计划(批准号:201210530002,201210530013)资助的课题.
中文摘要:

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了含B原子空位(VB), N原子空位(VN),以及含B?N键空位(VB+N )缺陷的二维氮化硼(h-BN)的电子和磁性质.在微观结构上, VB体系表现为在空位附近的N原子重构成等腰三角形, VN体系靠近空穴的B原子形成等边三角形, VB+N体系靠近空穴处的B和N原子在h-BN平面上重构为梯形.三种空位缺陷都使h-BN的带隙类型从直接带隙转变为间接带隙. VB体系的总磁矩为1.0μB,磁矩全部由N原子贡献.其中空穴周围的三个N原子磁矩方向不完全一致,存在着铁磁性和反铁磁性两种耦合方式.对于VN体系,整个晶胞内的总磁矩也为1.0μB,磁矩在空穴周围区域呈现一定的分布.

英文摘要:

According to density functional first-principles calculations, we study the electronic and magnetic properties of two-dimensional h-BN containing lattice vacancies: B atom vacancy (VB), N atom vacancy (VN) and BN pair vacancies (VBN). In microstructures, the neighbored N atoms around vacancy in VB system are constructed into an isosceles triangle;the neighbored B atoms around vacancy in VN system are constructed into an equilateral triangle;and the neighbored atoms around BN pair vacancies are constructed into a keystone. The calculations on band structures and density of states show that the significant spin polarization exists in two-dimensional h-BN containing single vacancy defects, while the BN pair vacancy system exhibits non-spin polarization. Three kinds of vacancy defects make the band gap change from direct band gap to indirect band gap. For the VB system, the total magnetic moment is 1.00 μB , due to the contribution from the neighbored N atoms around vacancy. The directions of magnetic moment in three neighbored N atoms around vacancy are different. Among them, ferromagnetic and anti-ferromagnetic coupling are coexisting. For the VN system, the total magnetic moment in the entire calculated supercell is also 1.00 μB and presents a certain distribution in the area around the vacancy.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876