Li掺杂SnO_2d~0磁性的第一性原理研究

【摘要】近年来，关于非磁性离子掺杂半导体d0磁性的研究引起了广泛关注。非磁性离子掺杂可以有效地避免过渡族磁性元素掺杂所产生的磁团簇、磁沉积或磁第二相等，消除了上述非内禀磁性产生的影响。在各种类型的磁性半导体中，氧化物基半导体具有宽带隙，能够实现n型载流子重掺杂，是有希望实现高居里温度磁性的基质半导体之一。实验研究发现一些非磁性离子掺杂氧化物半导体具有室温d0磁性。作为一种重要的宽带隙半导体材料，非磁性离子掺杂SnO2的d0磁性被广泛研究。最近实验报道非磁性的SnO2掺杂非磁性的元素Li后，具有d0磁性，其饱和磁矩随掺杂Li离子浓度的增加而增加，而且对于9%的Li掺杂浓度，随着样品退火温度的升高，其饱磁矩增加。目前关于Li掺杂SnO2产生d0磁性规律的机制还没有报道。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了Li替代、Li间隙和氧空位等对SnO2电子结构和磁性的影响。本文的计算采用了维也纳工业大学开发的VASP程序软件包，重点分析了掺杂和缺陷对磁性的影响，主要工作和结论如下：1.在存在氧空位缺陷的条件下，对SnO2和不同浓度Li掺杂SnO2的电子结构、磁学性质以及缺陷形成能进行了自旋极化的第一性原理计算，掺杂的方式包括替代和间隙原子。计算结果表明：含有氧空位的SnO2和Li间隙的Li掺杂SnO2体系都是非磁性的，而含有氧空位的Li替代的Li掺杂SnO2体系的基态是磁性态，并且随着Li替代原子的增加，体系的磁矩也增加。磁矩主要来源于掺杂Li原子周围的O原子p轨道的贡献。氧空位使间隙Li的形成能明显升高，使替代Li的形成能降低。结合形成能和晶格常数的结果，可以推断Li掺杂SnO2中，间隙Li不存在，Li掺杂主要应是Li替代Sn的情况。2.对Li掺杂浓度为8.33％的Li掺杂SnO2体系，其中包含两个氧空位、一个氧空位和没有氧空位三种情况，进行了自旋极化的第一性原理计算。计算结果表明：随着Li掺杂SnO2体系中氧空位的减少，Li替代SnO2体系的形成能增高，体系的磁矩增加。计算结果表明体系磁矩主要来源于掺杂Li原子周围的O原子p轨道的贡献。总之，对于Li掺杂的SnO2，掺杂原子浓度和氧空位与磁性关系的计算结果与实验结果符合。
【作者】刘昱；
【导师】闫羽；
【作者基本信息】吉林大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】Li掺杂；SnO2；d0磁性；第一性原理；

【参考文献】
[1]王彦彦.我国国有企业并购法律问题研究[D].长安大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[2]王建华.铝合金表面蓝色微弧氧化膜的制备工艺及组织结构[D].山东大学,材料学,2013,硕士.
[3]冯海龙.在京内资企业人才需求模型研究[D].首都经济贸易大学,劳动经济学,2013,硕士.
[4]刘君梓.功能对等理论指导下的《春秋繁露》翻译实践报告[D].曲阜师范大学,翻译（专业学位）,2013,硕士.
[5]刘吉克.通信局(站)电源系统雷电过电压保护器件配置的考虑[J].邮电设计技术.2000(10)
[6]秦荣,李悦.TD-SCDMA服务投入试商用[J].现代电信科技.2008(04)
[7]高雪飞.中世纪大学教师研究[D].河北大学,教育史,2014,硕士.
[8]井绪英.沈某故意杀人案研究[D].黑龙江大学,法律,2012,硕士.
[9]王慧芬.益气摄血中药复方治疗非静脉曲张性上消化道出血随机对照试验的系统评价[D].成都中医药大学,中西医结合,2012,硕士.
[10]陈海燕.基于ITU-T T.120协议的多媒体数据会议系统核心机制及其在Internet上的实现技术研究[D].华东师范大学,系统分析与集成,2004,硕士.
[11]葛朝强,汪德星,葛敏辉,王亮,王斌.华东网调日计划安全校核系统及其扩展[J].电力系统自动化,2008,10:45-48.
[12]闫峰.雕塑形式语言的研究—重构[D].吉林艺术学院,设计艺术学,2012,硕士.
[13]费万民,张艳莉.基于开关状态组合的直流接地故障检测方法[J].电力系统自动化,2005,21:78-82.
[14]田福琛.一种改进的黑片检测定位算法研究及实现[D].沈阳理工大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[15]陈莹.论清代凤凰纹样在高级定制服装中的应用[D].浙江理工大学,设计艺术学,2014,硕士.
[16]李广才.烤烟外观质量自动检测系统应用研究[D].湖南农业大学,作物,2012,硕士.
[17]王南.我国行政刑法的立法发展[D].中南民族大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[18]李少星.导引头全三维领域驱动设计技术研究[D].国防科学技术大学,机械工程,2012,硕士.
[19]颜炳正.基于副枪的转炉控制系统的研究与实现[D].上海交通大学,软件工程,2013,硕士.
[20]赵丽.浙江地区育龄期女性抗苗勒氏管激素参考范围的建立[D].浙江大学,妇产科,2014,硕士.
[21]习静.慢性粒细胞白血病ssDNA适配子检测条件的优化及检测方法的评价研究[D].兰州大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[22]徐谢.合同法定解除制度研究[D].上海大学,法律,2014,硕士.
[23]牛立群.随频率变化的地震属性在储层预测中的应用探讨[D].成都理工大学,地球探测与信息技术,2013,硕士.
[24]计时鸣,曾晰,金明生,谭大鹏.基于修正Preston方程的气压砂轮加工特性[J].浙江大学学报(工学版),2013,07:1299-1306.
[25]樊志伟.我国政府采购寻租问题研究[D].山东财经大学,财政学,2014,硕士.
[26]郭玉楠.硅铜改性丙烯酸树脂的制备及性能研究[D].哈尔滨工业大学,无机化学,2014,硕士.
[27]白小宝.基于变长染色体的量子遗传聚类算法研究[D].山西财经大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[28]王晶晶.熏苦胶囊(阴道用)的制备[D].甘肃中医学院,中药学,2014,硕士.
[29]凌瑛.磺化聚芳醚砜质子交换膜的制备及性能[D].南京理工大学,环境工程,2013,硕士.
[30]李玢璐.基于工作嵌入理论的连锁业员工离职意向研究[D].兰州商学院,企业管理,2013,硕士.
[31]王铭章.多糖/石墨烯生物材料的研究应用进展[J].药物生物技术,2013,03:276-279.
[32]贾俊丽.陈赓陈庾及其创作研究[D].山西师范大学,中国古代文学,2014,硕士.
[33]董春辉.义务教育学校教师绩效工资实施的问题与对策研究[D].首都师范大学,教育,2013,硕士.
[34].北京工业大学[J].实验室科学,2013,06:2+215-216.
[35]杨延超.大麦芽活性多糖的分离及结构解析[D].江南大学,食品科学,2012,硕士.
[36]梁宵,王宏伦,盖文东.飞行器不确定性建模与μ-H_∞鲁棒动态逆控制[J].控制与决策,2012,07:1066-1070+1076.
[37]金则胤.新时期农村扶贫政策研究[D].湖南科技大学,马克思主义中国化研究,2013,硕士.
[38]孙建明.高取向性ZnO纳米阵列紫外探测器制备与性能研究[D].哈尔滨工业大学,材料科学与工程,2014,硕士.
[39]王艺.基于手持设备的农贸市场数据采集系统[D].西安电子科技大学,计算机技术,2011,硕士.
[40]张建伟.北京市水资源人口承载力研究[D].首都经济贸易大学,西方经济学,2013,硕士.
[41]杨峰.基于复杂网络的软件系统设计的研究[D].湖南师范大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[42]张岩.中国工业R&D资本存量的估算[D].浙江工商大学,统计学,2013,硕士.
[43]李冬松.100例非静脉系统疾病颅内静脉窦DSA研究[D].大连医科大学,神经病学,2012,硕士.
[44]朱武辉.高速公路路面结构连续性检测仪的研究[D].长安大学,交通信息工程及控制,2013,硕士.
[45]韩军强.H型群上的Hardy不等式、Pohozaev恒等式和唯一延拓性[D].西北工业大学,基础数学,2004,硕士.
[46]刘文仲.我国热轧过程控制计算机系统及数学模型的发展[J].冶金自动化,2012,04:1-7.
[47]本报记者郭锦辉.由大变强新材料需多措扶持[N].中国经济时报,2015-05-20001.
[48]孔令磊.用金属净洗剂清洗低噪声轴承的试验[J].轴承.1991(04)
[49]白晓雷.基于信息抽取的语义框架填充技术研究[D].河南科技大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[50]于万波.微污染水源水的深度净化处理[D].大连理工大学,环境工程,2004,硕士.