稀磁半导体(Ga_(1-x)Fe_x)As的电子结构,磁性及其稳定性的第一性原理研究.pdf

《稀磁半导体(Ga_(1-x)Fe_x)As的电子结构、磁性及其稳定性的第一性原理研究》 文章探讨了稀磁半导体(Ga_(1-x)Fe_x)As的电子结构、磁性和稳定性，这是半导体科学领域的一个重要主题。稀磁半导体是一种特殊的材料，它通过在非磁性半导体中掺入磁性离子，使得材料同时具备半导体和磁性的特性，这种材料在未来的电子器件和光学器件设计中具有广泛的应用前景。 作者采用了基于第一性原理的紧束缚近似线性muftin-tin轨道（LMA）方法进行计算，这种方法在原子球近似的基础上，能够准确地预测材料的电子结构和性质。研究对象是均匀掺杂的稀磁半导体(Ga_(1-x)Fe_x)As，其中x的值分别为1, 1/2, 1/4, 和1/8，代表不同的掺杂浓度。 计算结果显示，随着掺杂浓度的增加，(Ga_(1-x)Fe_x)As的晶格常数呈现减小的趋势。在所有掺杂浓度下（除了x=1），样品都表现出反铁磁态，这与Fe的3d轨道和As的4p轨道之间的杂化效应密切相关。这种杂化作用被认为是导致稀磁半导体电子结构和磁性变化的主要原因。电子结构的变化直接影响了材料的磁性行为，而磁性状态的稳定则与材料的晶体结构和能带结构紧密相连。 此外，通过分析不同掺杂浓度下的总能量，研究人员确定了材料在各个稳定点的晶格常数和磁性。这些发现为理解和调控稀磁半导体的磁性和电性能提供了理论基础，对于优化材料性能、设计新型磁性半导体器件具有重要意义。 论文的关键词包括：稀磁半导体、电子结构、磁性和晶格常数，反映了研究的核心内容。第一性原理计算是现代材料科学研究的重要工具，它可以提供微观层面的物理机制理解，为实验研究提供理论指导。 总结来说，这篇研究工作揭示了稀磁半导体(Ga_(1-x)Fe_x)As的磁性和电子结构与掺杂浓度的内在联系，以及这种材料的稳定性。通过对不同掺杂水平的计算，作者提出Fe 3d和As 4p轨道的杂化是影响材料性质的关键因素。这一研究不仅深化了对稀磁半导体基本物理特性的认识，也为未来开发高性能磁性半导体器件提供了理论支持。