半导体ZnS∶Co的电子结构与磁性研究

稀有金属材料与工程, 2014, 43(7): 1676-1680.

半导体ZnS∶Co的电子结构与磁性研究

房文健 ^1, , 刘永生 ^2, , 方津 ^3, , 彭麟 ^4, , 郭保智 ^5, , 高湉 ^6,

1.上海电力学院太阳能研究所,上海200090

2.上海电力学院太阳能研究所,上海200090

3.上海电力学院太阳能研究所,上海200090

4.上海电力学院太阳能研究所,上海200090

5.上海电力学院太阳能研究所,上海200090

6.上海电力学院太阳能研究所,上海200090

基金项目: 上海市青年科技启明星计划(跟踪)(11QH1401000) 上海市科委重点项目(12JC1404400,11160500700) 上海市教育委员会科研创新项目(11ZZ168) 教育部科学技术研究重点项目(211055) 国家自然科学基金(10804072)

关键词：稀磁半导体 , 第一性原理 , Co掺杂ZnS

Electronic Structure and Magnetic Properties of Co-Doped ZnS with Zinc Blende Structure

Keywords： diluted magnetic semiconductors (DSM) , first-principles , Co doped ZnS

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了闪锌矿结构Co掺杂ZnS体系的电子结构和磁性.通过计算掺杂后组态的几何参数、形成能、磁矩、电子态密度以及电荷密度,发现单个Co原子掺杂,替换超晶胞(2×2×2)中心的Zn原子后体系形成能小于0,可以实现掺杂,且在费米能级处出现自旋极化现象,体系具有半金属特性.通过对2个Co原子的掺杂情况的计算,发现Co-S-Co反铁磁耦合、Co-S-Zn-S-Co铁磁耦合时体系最稳定,同时解释了Co掺杂ZnS体系的铁磁性产生机理.

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