Hf掺杂LaMnO3的第一性原理研究

O469; LaMnO3是一种钙钛矿结构的绝缘体,因具有很多优异的性质受到广泛关注,然而以往研究主要集中在LaMnO3的p型掺杂,而针对其n型掺杂的研究相对较少.基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究不同Hf掺杂浓度下La1-xHfxMnO3的晶格结构和电子能带结构,以及La1-xHfxMnO3的光吸收性质和其与Ba掺杂作为导线构成的同质三明治两端子器件的自旋阀性质.结果表明,Hf掺杂的La1-xHfxMnO3最稳定基态结构为反铁磁结构或者亚铁磁结构,而非铁磁体;Hf在体系中以稳定的+4价离子存在,展现出n型掺杂的性质;当掺杂浓度x≤0.031时,La1-xHfxMnO3的能带带隙与非掺杂本征...

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Published in深圳大学学报（理工版） Vol. 39; no. 5; pp. 489 - 496
Main Authors 吕书宇, 李建伟, 金浩, 卫亚东, 王健
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 深圳大学物理与光电工程学院,广东深圳518061 01.09.2022
Subjects
凝聚态理论
磁电阻
密度泛函理论
稀土锰氧化物
第一性原理计算
Hf掺杂
自旋阀
光吸收
钙钛矿
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ISSN1000-2618
DOI10.3724/SP.J.1249.2022.05489

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Abstract O469; LaMnO3是一种钙钛矿结构的绝缘体,因具有很多优异的性质受到广泛关注,然而以往研究主要集中在LaMnO3的p型掺杂,而针对其n型掺杂的研究相对较少.基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究不同Hf掺杂浓度下La1-xHfxMnO3的晶格结构和电子能带结构,以及La1-xHfxMnO3的光吸收性质和其与Ba掺杂作为导线构成的同质三明治两端子器件的自旋阀性质.结果表明,Hf掺杂的La1-xHfxMnO3最稳定基态结构为反铁磁结构或者亚铁磁结构,而非铁磁体;Hf在体系中以稳定的+4价离子存在,展现出n型掺杂的性质;当掺杂浓度x≤0.031时,La1-xHfxMnO3的能带带隙与非掺杂本征体LaMnO3的带隙相近,并在带隙中形成了孤立的杂质能级.光吸收谱计算结果表明,随着Hf掺杂浓度上升,La1-xHfxMnO3光吸收边出现红移,光学带隙减小.利用La3/4Ba1/4MnO3作为左右导线、La3/4Hf1/4MnO3作为中心层可以构建自旋阀器件,其费密能级处的磁电阻达到了～(2.8×105)％,通过门电压调控中心层,磁电阻可达～(5.1×105)％.研究结果可为后续设计新型自旋电子学器件提供理论参考.
AbstractList O469; LaMnO3是一种钙钛矿结构的绝缘体,因具有很多优异的性质受到广泛关注,然而以往研究主要集中在LaMnO3的p型掺杂,而针对其n型掺杂的研究相对较少.基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究不同Hf掺杂浓度下La1-xHfxMnO3的晶格结构和电子能带结构,以及La1-xHfxMnO3的光吸收性质和其与Ba掺杂作为导线构成的同质三明治两端子器件的自旋阀性质.结果表明,Hf掺杂的La1-xHfxMnO3最稳定基态结构为反铁磁结构或者亚铁磁结构,而非铁磁体;Hf在体系中以稳定的+4价离子存在,展现出n型掺杂的性质;当掺杂浓度x≤0.031时,La1-xHfxMnO3的能带带隙与非掺杂本征体LaMnO3的带隙相近,并在带隙中形成了孤立的杂质能级.光吸收谱计算结果表明,随着Hf掺杂浓度上升,La1-xHfxMnO3光吸收边出现红移,光学带隙减小.利用La3/4Ba1/4MnO3作为左右导线、La3/4Hf1/4MnO3作为中心层可以构建自旋阀器件,其费密能级处的磁电阻达到了～(2.8×105)％,通过门电压调控中心层,磁电阻可达～(5.1×105)％.研究结果可为后续设计新型自旋电子学器件提供理论参考.
Author 金浩
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AuthorAffiliation 深圳大学物理与光电工程学院,广东深圳518061
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Issue 5
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